JP2017108749A - Proximity extension assay using exonuclease - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection assay using a proximity probe for an analyte in a sample in the improvement of reducing a non-specific "background" signal.SOLUTION: A method for detecting an analyte in a sample is provided that comprises: (a) contacting the sample with at least one set of at least a first and a second proximity probes which each comprise an analyte-binding domain and a nucleic acid domain and which can simultaneously bind to the analyte; (b) allowing the nucleic acid domains of the proximity probes to interact with each other upon binding of the proximity probes to the analyte, wherein the interaction comprises the formation of a duplex; (c) contacting the sample with a component comprising 3' exonuclease activity; (d) extending the 3' end of at least one nucleic acid domain of the duplex to generate an extension product, wherein the step may occur contemporaneously with or after step (c); and (e) amplifying and detecting the extension product.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、試料中の検体のための近接プローブを用いた検出アッセイ(proximity probe based detection assay)(「近接アッセイ」)、とりわけ近接プローブ伸長アッセイ(PEA)に関する。特に、本発明は、前記方法において、全ての種類の試料で発生し、複雑な生体試料において特に問題となる非特異性の「バックグラウンド」信号を低減するという改善に関する。前記改善は、そのようなアッセイで3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を用いることを含む。   The present invention relates to a proximity probe based detection assay (“proximity assay”), particularly a proximity probe extension assay (PEA), for an analyte in a sample. In particular, the present invention relates to an improvement in the method that reduces non-specific “background” signals that occur in all types of samples and are particularly problematic in complex biological samples. Said improvement comprises using a component comprising 3 'exonuclease activity in such an assay.

近接プローブ伸長アッセイでは、検体に結合する近接プローブが用いられ、近接プローブは、検体との結合の際に近接依存的(proximity-dependent manner)に相互に作用する核酸ドメイン(またはタグ)を有する。その相互作用によって、一般的には1つ以上の核酸デュプレックスの形成を通じて(核酸ドメインのハイブリダイゼーションにより)前記核酸ドメインの少なくとも1つをその3’末端から伸長させることができる。この伸長生成物は、検出可能で、好ましくは増幅可能な核酸検出生成物または検出タグを形成し、それを用いて前記検体が検出され得る。   Proximity probe extension assays use a proximity probe that binds to the analyte, which has a nucleic acid domain (or tag) that interacts in a proximity-dependent manner upon binding to the analyte. The interaction can extend at least one of the nucleic acid domains from its 3 'end, generally through formation of one or more nucleic acid duplexes (by hybridization of the nucleic acid domains). This extension product forms a nucleic acid detection product or detection tag that is detectable and preferably amplifiable, which can be used to detect the analyte.

本発明では、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分が、核酸ドメインの伸長に必要な成分、例えば、ポリメラーゼ酵素よりも先にまたは同時に加えられる。そのため、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は、フリーで保護されていない3’末端を持つ核酸ドメイン、即ち、標的検体に結合しておらず、そのため特異的な相互作用またはデュプレックスを形成しない近接プローブ上のドメインを分解することができる。本発明において、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を含めることの注目すべき効果は、ハイブリダイズされていないかまたは「非二重鎖」の核酸ドメインからの非特異的な伸長生成物の生成を妨げ、アッセイの特異性および感度の双方を高めることである。本発明は、本発明の方法で用いるための3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を含むキットも提供する。   In the present invention, a component containing 3 'exonuclease activity is added prior to or simultaneously with a component necessary for nucleic acid domain extension, such as a polymerase enzyme. Therefore, a component containing 3 'exonuclease activity is a free and unprotected nucleic acid domain with a 3' end, ie, a proximal probe that is not bound to the target analyte and therefore does not form a specific interaction or duplex The upper domain can be decomposed. In the present invention, the notable effect of including a component containing 3 ′ exonuclease activity is the generation of non-specific extension products from unhybridized or “non-duplex” nucleic acid domains. Hinder and increase both the specificity and sensitivity of the assay. The invention also provides kits comprising components comprising 3 'exonuclease activity for use in the methods of the invention.

一般に、近接アッセイは「近接プロービング」の原理に依拠している。近接プロービングでは、検体に結合することによって互いに近づくと信号を生成させる複数(即ち、2つ以上、一般的には2つまたは3つ)のプローブ(ゆえに「近接プローブ」)との結合によって検体が検出される。一般に、少なくとも一方の近接プローブは、同プローブの検体結合ドメイン(または部位)に連結された核酸ドメイン(または部位)を含み、前記信号の生成には、前記核酸部位の間のおよび/または他方のプローブに保持される別の官能性部位(functional moiety)との間の相互作用が伴う。よって、信号の生成は、前記プローブ間(より具体的にはそれらに保持される核酸部位/ドメインまたは他の官能性部位/ドメイン)の相互作用に依存し、そのため必要なプローブの双方(またはそれ以上)が検体に結合した場合にのみ起こるため、検出システムの特異性の改善につながる。近年、近接プロービングの概念が進展してきており、現在、この原理に基づく多くのアッセイが当該技術において知られている。例えば、「近接プローブ伸長アッセイ」または「近接伸長アッセイ」(PEA)とは、核酸ドメインの伸張、即ち、核酸分子の末端へのヌクレオチドの鋳型付加(templated addition)を利用して、検出可能な信号を生成する特定種類のアッセイを意味する。   In general, proximity assays rely on the principle of “proximity probing”. In proximity probing, an analyte is bound by binding to multiple (ie, two or more, typically two or three) probes (and hence “proximity probes”) that generate signals when they are close together. Detected. In general, at least one proximal probe includes a nucleic acid domain (or site) linked to an analyte binding domain (or site) of the probe, and the generation of the signal may include between and / or the other nucleic acid site. It involves an interaction with another functional moiety held by the probe. Thus, the generation of the signal depends on the interaction between the probes (more specifically the nucleic acid sites / domains or other functional sites / domains held by them) and therefore both the required probes (or it) This only occurs when bound to the analyte, leading to improved specificity of the detection system. In recent years, the concept of proximity probing has evolved and many assays based on this principle are now known in the art. For example, a “proximity probe extension assay” or “proximity extension assay” (PEA) is a detectable signal that utilizes the extension of a nucleic acid domain, ie, the templated addition of nucleotides to the end of a nucleic acid molecule. Is a specific type of assay that produces

近接プローブを使用する検出アッセイ、特に近接伸長アッセイは、試料中の1つ以上の検体の存在を容易に検出可能なまたは定量可能な核酸ベースの信号に変換することによって、迅速、且つ簡便に高感度でそのような検体を検出または定量することを可能し、それらは均質(homogeneous)または異質(heterogeneous)形式で行うことができる。   Detection assays using proximity probes, particularly proximity extension assays, are fast and convenient by converting the presence of one or more analytes in a sample into a readily detectable or quantifiable nucleic acid based signal. With sensitivity it is possible to detect or quantify such analytes, which can be performed in a homogeneous or heterogeneous format.

当分野の近接プローブは、一般に、対で用いられ、それぞれは、標的検体への特異性を有する検体結合ドメインと、官能性ドメイン(functional domain)、例えば検体ドメインに連結した核酸ドメインとからなる。検体結合ドメインは、例えば、核酸「アプタマー」であり得るか(Fredriksson et al (2002) Nat Biotech 20:473-477)、またはモノクロナール抗体もしくはポリクロナール抗体等のタンパク質性のものであり得る(Gullberg et al (2004) Proc Natl Acad Sci USA 101:8420-8424)。各近接プローブ対の各検体結合ドメインは、検体上の異なる結合サイトに対する特異性を有していてもよく、その検体は、単一分子または相互作用分子の複合体からなり得るか、または例えば、標的検体が多量体として存在する場合には、同一の特異性を有し得る。近接プローブ対が、互いに近接すると(それは、両方が同じ検体分子上のそれらの各サイトに結合したときに主に生じる)、官能性ドメイン(例えば、核酸ドメイン)は相互作用することができる。本発明の文脈では、例えば、核酸ドメインは、互いに相補的な領域を含み得る。そのため、近接プローブ対の核酸ドメインがハイブリダイズしてデュプレックスを形成し得る。1つ以上のドメインが、通常他方の近接プローブの核酸ドメインを鋳型としたポリメリゼーション反応によって伸長され、新たな核酸配列を形成し得る。それによって生成された新たな核酸配列は、試料中の検体の存在または量を報告する役割を果たし、それを、例えば、リアルタイム定量PCR(q-PCR)により定性的にまたは定量的に検出することができる。   Proximity probes in the art are generally used in pairs, each consisting of an analyte binding domain that has specificity for a target analyte and a functional domain, eg, a nucleic acid domain linked to the analyte domain. The analyte binding domain can be, for example, a nucleic acid “aptamer” (Fredriksson et al (2002) Nat Biotech 20: 473-477) or can be of a proteinaceous nature, such as a monoclonal or polyclonal antibody (Gullberg et al. al (2004) Proc Natl Acad Sci USA 101: 8420-8424). Each analyte binding domain of each proximal probe pair may have specificity for a different binding site on the analyte, and the analyte may consist of a single molecule or a complex of interacting molecules, or, for example, When the target analyte is present as a multimer, it can have the same specificity. When adjacent probe pairs are in close proximity to each other (which occurs primarily when both bind to their respective sites on the same analyte molecule), functional domains (eg, nucleic acid domains) can interact. In the context of the present invention, for example, the nucleic acid domains may comprise regions that are complementary to each other. Therefore, the nucleic acid domains of adjacent probe pairs can hybridize to form a duplex. One or more domains can be extended by a polymerization reaction, usually using the nucleic acid domain of the other proximal probe as a template to form a new nucleic acid sequence. The new nucleic acid sequence generated thereby serves to report the presence or amount of the analyte in the sample, which can be detected qualitatively or quantitatively, for example by real-time quantitative PCR (q-PCR) Can do.

近接プローブを使用するアッセイは多種類存在している。例えば、WO01/61037、米国特許第6,511,809号、およびWO2006/137932には近接伸長アッセイが記載され、近接プローブを使用するアッセイのための異質(即ち、特定の検体結合試薬によって検体が先ず固体基質に固定化される)および均質(即ち、溶液中)の双方の形式が、例えば、WO01/61037、WO03/044231、WO2005/123963、Fredriksson et al (2002) Nat Biotech 20:473-477、およびGullberg et al (2004) Proc Natl Acad Sci USA 101:8420-8424に開示されている。   There are many types of assays that use proximity probes. For example, WO 01/61037, US Pat. No. 6,511,809, and WO 2006/137932 describe a proximity extension assay, where the analyte is determined by a specific analyte-binding reagent for the assay using a proximity probe. Both first (immobilized to a solid substrate) and homogeneous (ie in solution) formats are described, for example, in WO 01/61037, WO 03/044231, WO 2005/123963, Fredriksson et al (2002) Nat Biotech 20: 473-477. And Gullberg et al (2004) Proc Natl Acad Sci USA 101: 8420-8424.

一般に、近接プローブは対で用いられるが、例えば、WO01/61037、WO2005/123963、およびWO2007/107743には近接プローブ検出アッセイの変更が記載されており、それらでは3つの近接プローブを用いて単一の検体分子が検出される。例えば、最初の2つの近接プローブの核酸ドメインとの相互作用が可能な別の核酸ドメインを提供するために第3の近接プローブが用いられ得る。   Generally, proximity probes are used in pairs, but for example, WO01 / 61037, WO2005 / 123963, and WO2007 / 107743 describe modifications of the proximity probe detection assay, in which a single proximity probe is used with three proximity probes. Analyte molecules are detected. For example, a third proximity probe can be used to provide another nucleic acid domain capable of interacting with the nucleic acid domains of the first two proximity probes.

近接プローブ検出アッセイの変更に加えて、近接プローブ自体の構造の変更が、例えばWO03/044231に記載されており、そこでは多価の近接プローブが用いられる。そのような多価の近接プローブは、少なくとも1つ、好ましくは2つ以上の核酸に共役した、少なくとも2つ、最大で100の検体結合ドメインを含む。   In addition to changes in proximity probe detection assays, changes in the structure of the proximity probe itself are described, for example, in WO 03/044231, where multivalent proximity probes are used. Such multivalent proximity probes comprise at least two and at most 100 analyte binding domains conjugated to at least one, preferably two or more nucleic acids.

近接プローブを使用する検出アッセイ、特に近接伸長アッセイは、数多くの様々な用途で、タンパク質を特異的に且つ高感度で検出するのに、例えば、低発現性タンパク質または存在量の少ないタンパク質の検出に非常に有用であることが証明されてきた。しかしながら、そのようなアッセイにも問題があり、アッセイの特異性および感度の双方に関して改善の余地がある。   Detection assays using proximity probes, particularly proximity extension assays, are used to detect proteins in many different applications specifically and with high sensitivity, for example, detection of low-expressing or low-abundance proteins. It has proven to be very useful. However, such assays are also problematic and there is room for improvement in terms of both assay specificity and sensitivity.

例えば、上記の近接伸長アッセイのような従来の近接アッセイの感度は、2つの主たる要因、即ち(i)標的検体への検体結合ドメインの親和性、および(ii)結合していないプローブ、特にプローブ対のランダムな近接から生じる非特異性のバックグラウンド信号によって制限される。検体に高い親和性を持った結合ドメインを有するプローブを用いる場合、感度は約6000個の分子の検出に限られる。従来、バックグラウンドの程度を小さくするには、非常に低濃度の近接プローブを用いなければならなかった。これは、より高濃度のプローブを用いることによって、親和性の低い検体結合ドメインを含むプローブを補う試みを不可能にする。そのため、これはアッセイの感度および定量結果が求められ得る範囲を限定し得ることが分かった。   For example, the sensitivity of a conventional proximity assay, such as the proximity extension assay described above, has two main factors: (i) the affinity of the analyte binding domain for the target analyte, and (ii) an unbound probe, particularly a probe. Limited by the non-specific background signal resulting from the random proximity of the pair. When using a probe having a binding domain with high affinity for the analyte, the sensitivity is limited to the detection of about 6000 molecules. Traditionally, very low concentrations of proximity probes had to be used to reduce the degree of background. This makes it impossible to compensate for probes containing analyte binding domains with low affinity by using higher concentrations of probes. Thus, it has been found that this can limit the sensitivity of the assay and the range over which quantitative results can be obtained.

非特異性のバックグラウンド信号を低減するための他の方法、例えば、近接プローブ上の核酸ドメインのフリーな末端に、例えば、ディスプレイサーオリゴヌクレオチドに置き換えられるまで結合するブロッキング試薬、例えばブロッキングオリゴヌクレオチド(blocking oligonucleotide)を用いること等が提案されている。近接プローブを検体に結合させた後にディスプレイサーオリゴヌクレオチドを加えることは、近接プローブの核酸ドメインの相互作用が、標的検体に結合した近接プローブの場合のみ起こる可能性が高いことを意味する。バックグラウンド信号を低減するための他の方法は、核酸伸長生成物の検出を改善することに重きが置かれている。   Other methods for reducing non-specific background signals, such as blocking reagents that bind to the free ends of nucleic acid domains on adjacent probes, for example, until replaced by displacer oligonucleotides, such as blocking oligonucleotides ( The use of blocking oligonucleotides has been proposed. Adding the displacer oligonucleotide after binding the proximity probe to the analyte means that the interaction of the proximity probe nucleic acid domains is likely only to occur for the proximity probe bound to the target analyte. Other methods for reducing the background signal are focused on improving the detection of nucleic acid extension products.

しかしながら、バックグラウンド信号の程度を改善する余地が依然あり、近接アッセイ、特に当該技術において知られている近接伸長アッセイの上記のような制限を解消するために、伸長反応の前にまたはそれと同時に3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を用いることによって、アッセイの特異性および感度が大幅に改善することが今回分かった。3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を、核酸ドメインの伸長に用いる成分、例えば、ポリメラーゼ酵素と同時に試料に接触させることが好ましい。特に好ましい実施形態では、核酸ドメインの伸長に用いるポリメラーゼは、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む。   However, there is still room to improve the extent of the background signal and 3 or before the extension reaction or simultaneously to overcome the above limitations of proximity assays, particularly proximity extension assays known in the art. 'It has now been found that the use of a component containing exonuclease activity significantly improves the specificity and sensitivity of the assay. Preferably, a component containing 3 'exonuclease activity is contacted with the sample simultaneously with a component used for nucleic acid domain extension, such as a polymerase enzyme. In a particularly preferred embodiment, the polymerase used for nucleic acid domain extension comprises 3 'exonuclease activity.

近位にない核酸ドメイン(フリーで保護されていない3’末端を有するドメイン)を分解すること、即ち、同じ標的検体に結合した近接プローブの核酸ドメインと(安定した)配列特異性デュプレックスを形成していない核酸ドメインを分解することが可能な成分を、アッセイに含めることによって、アッセイに存在する非特異性のバックグラウンド信号を低減することができる。言い換えれば、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分の使用は、不要な、望ましくない、または非特異性の伸長生成物の生成を低減することまたは抑制することであるとみなし得る。   Decomposing non-proximal nucleic acid domains (domains with free and unprotected 3 ′ ends), ie, forming (stable) sequence-specific duplexes with the nucleic acid domains of adjacent probes bound to the same target analyte By including in the assay components that are capable of degrading non-nucleic acid domains, non-specific background signals present in the assay can be reduced. In other words, the use of a component that includes 3 'exonuclease activity can be considered to reduce or inhibit the production of unwanted, undesired or non-specific extension products.

3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分の使用は、核酸分子伸長生成物の生成に用いられる方法では公知であるが、試料中の検体を検出するための方法、特に、本発明の近接伸長アッセイにおける前記活性の使用は、従来の近接プローブを使用するアッセイに比べ、特別な予期しない利点をもたらす。   The use of a component comprising 3 ′ exonuclease activity is known in the methods used to generate nucleic acid molecule extension products, but is not limited to methods for detecting an analyte in a sample, particularly the proximity extension assay of the present invention. The use of activity provides special unexpected advantages over assays using conventional proximity probes.

一般に、近接プローブを使用するアッセイの成分は、とりわけ、アッセイにおける他の成分の分解が回避されるように選択される。近接プローブの一部または全て、特に核酸ドメインの劣化、破壊、または破損により、例えば潜在的な相互作用のパートナーの濃度を低下させることによって標的検体の存在を示す信号として作用する核酸分子の生成が阻害または妨げられると予測される。   In general, the components of the assay that use proximity probes are selected, among other things, to avoid degradation of other components in the assay. Generation of nucleic acid molecules that act as signals indicating the presence of a target analyte by degrading, destroying, or damaging some or all of the proximity probes, especially nucleic acid domains, for example by reducing the concentration of potential interaction partners Expected to be inhibited or prevented.

さらに、そのような活性の存在は、核酸生成物をさらに増幅する際の障害になるとみなされ得る。即ち、前記信号核酸分子または増幅反応に必要な成分の分解を回避するためには前記活性を除去する必要があると考えられる。検体検出アッセイへのさらなる工程の追加は、それによって方法の簡潔性が低下するため、自動化および/または高スループット用途への適用がさらに困難になるため概して望ましいものではない。同様に、アッセイへの成分の追加によって試料の複雑性が増加するため、アッセイの感度を低下させ得るものと予測される。   Furthermore, the presence of such activity can be considered as an obstacle in further amplifying the nucleic acid product. That is, it is considered necessary to remove the activity in order to avoid degradation of the signal nucleic acid molecule or components necessary for the amplification reaction. The addition of additional steps to the analyte detection assay is generally undesirable because it reduces the simplicity of the method, making it more difficult to apply to automation and / or high throughput applications. Similarly, the addition of components to the assay is expected to reduce the sensitivity of the assay as sample complexity increases.

しかしながら、本発明の方法は、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分をPEAにおける試料に接触させた際に見られるバックグラウンドの大幅な低減(即ち、信号対ノイズ比の増加)に依拠するものである。特に、3’エキソヌクレアーゼ活性が、近接プローブの核酸ドメインを伸長するのに用いられる核酸ポリメラーゼの一部として有利に提供される。あるいは、またはそれに加えて、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は、単独の成分として(即ち、ポリメラーゼ酵素の一部ではないかまたはそれに連結していない別個の存在物として)提供され得る。そのため、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を、任意の適切な形で試料に接触させることができることが分かる。   However, the method of the present invention relies on the greatly reduced background (ie, increased signal-to-noise ratio) seen when a component containing 3 ′ exonuclease activity is contacted with a sample in PEA. . In particular, 3 'exonuclease activity is advantageously provided as part of the nucleic acid polymerase used to extend the nucleic acid domain of the proximal probe. Alternatively, or in addition, a component comprising 3 'exonuclease activity can be provided as a single component (ie, as a separate entity that is not part of or linked to the polymerase enzyme). Thus, it can be seen that the component comprising 3 'exonuclease activity can be contacted with the sample in any suitable form.

理論に縛られることを望むものではないが、3’エキソヌクレアーゼ活性は、結合していない近接プローブのフリーで保護されていない3’末端を有する核酸ドメインを分解させることができるものと理論上想定される(例えば、核酸ドメインがその5’末端によって検体結合ドメインに連結され、「フリーな」3’末端が3’エキソヌクレアーゼ活性に耐性を持つように変性されていない場合)。この点に関して、双方ともが標的検体に結合した近接プローブの核酸ドメインの間で形成されたデュプレックスのみが安定した相互作用を形成し得る(アッセイの条件下では、近接プローブは一度標的検体に結合すると容易にはそれから離れないため、安定した、即ち、持続性のまたは非一過性のデュプレックスが形成されることになる)。デュプレックスの形成は、3’エキソヌクレアーゼ活性から近接プローブの核酸ドメインを保護する作用がある。しかしながら、標的検体に結合していない近接プローブは、安定したデュプレックスを形成することができない、即ち、(標的検体に結合していない)フリーな/結合していないプローブは、他の近接プローブの核酸ドメインまたは試料中の他の成分と一時的にしか相互反応しない(不安定で一時的な相互反応または二重鎖を形成する)。そのため、アッセイの結合していないプローブは常にハイブリダイズされていない状態である可能性が高く、フリーで保護されていない3’末端を有する核酸ドメインを含むそれらの非結合プローブは、3’エキソヌクレアーゼ成分の基質となる。これらの結合していないプローブの核酸ドメインの分解は、結合していないプローブが持続可能な場合に、例えば、近接プローブの核酸ドメインまたは試料中の他の成分との一過性のまたは非特異性の相互反応によって形成されるデュプレックスから生じる伸長生成物によりアッセイで生じ得る非特異性の伸長生成物の生成を妨げる。   While not wishing to be bound by theory, it is theoretically assumed that 3 ′ exonuclease activity can degrade nucleic acid domains having free and unprotected 3 ′ ends of unbound proximity probes. (Eg, when the nucleic acid domain is linked to the analyte binding domain by its 5 ′ end and the “free” 3 ′ end has not been denatured to resist 3 ′ exonuclease activity). In this regard, only duplexes formed between the nucleic acid domains of adjacent probes that are both bound to the target analyte can form a stable interaction (under the conditions of the assay, once the proximity probe binds to the target analyte. A stable, i.e. persistent or non-transient duplex will be formed, since it will not be easily separated from it). Duplex formation serves to protect the nucleic acid domain of the proximal probe from 3 'exonuclease activity. However, a proximity probe that is not bound to a target analyte cannot form a stable duplex, ie, a free / unbound probe (not bound to a target analyte) is a nucleic acid of another proximity probe. It only interacts temporarily with other components in the domain or sample (forms unstable and transient interactions or duplexes). As such, unbound probes in the assay are likely to be unhybridized at all times, and those unbound probes containing nucleic acid domains with free and unprotected 3 'ends are 3' exonucleases. It becomes a substrate for ingredients. Degradation of the nucleic acid domains of these unbound probes can be transient or non-specific when, for example, the unbound probe is sustainable, eg, with the nucleic acid domain of a proximal probe or other component in the sample. The extension product resulting from the duplex formed by the interaction of hinders the generation of non-specific extension products that can occur in the assay.

近接プローブ伸長アッセイにおける非特異性のバックグラウンド信号の低減の増大は、この3’エキソヌクレアーゼ成分の添加によってもたらされる。実施例でより詳細に示すように、本発明は、当該技術で知られている近接伸長アッセイと比較して大幅な進展を意味する。驚くべきことに、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を用いる本発明の方法においては、試料が既に高レベルのエキソヌクレアーゼ活性を含むもの、例えば血漿であっても、非特異性のバックグラウンド活性の低減がみとめられた。3’エキソヌクレアーゼ成分の添加によって、バッファー中および血漿中に標的検体を含むいずれかの試料を用いて行われるアッセイでも同様に信号対ノイズ比の改善がもたらされたが、これは完全に予期しないものであった。そのようなバックグラウンド信号の低下により、近接プローブ検出アッセイの特異性および感度の双方が増加する。   The increased reduction of non-specific background signal in the proximity probe extension assay is brought about by the addition of this 3 'exonuclease component. As shown in more detail in the examples, the present invention represents a significant advance compared to proximity extension assays known in the art. Surprisingly, in the method of the invention using a component containing 3 ′ exonuclease activity, even if the sample already contains a high level of exonuclease activity, eg plasma, non-specific background activity. Reduction was observed. The addition of the 3 ′ exonuclease component resulted in an improved signal-to-noise ratio in assays performed with either sample containing the target analyte in buffer and plasma, which is completely unexpected. It was not something. Such a decrease in background signal increases both the specificity and sensitivity of the proximity probe detection assay.

さらに、本明細書で開示の方法は、簡略化されたPEAも含み、伸長生成物の増幅に用いられる成分を、3’エキソヌクレアーゼを含む成分の不活化の前に、伸長アッセイの成分と混合することができる。下記で説明するように、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は、増幅反応の特定成分、例えばPCRプライマーを分解すると推測されるため、これらの成分の添加は、3’エキソヌクレアーゼ活性を不活化させた後でしか行えない。しかしながら、本明細書に開示の方法は、アッセイの双方の段階の試薬を予め混合させることを可能にする様々な成分の変更を説明する。これによって、分注工程の低減および実施時間の短縮が好適にもたらされるため、アッセイを簡単に自動化し、誤りが低減できるようになる。   In addition, the methods disclosed herein also include simplified PEA, wherein the components used for amplification of the extension product are mixed with the components of the extension assay prior to inactivation of the component containing the 3 ′ exonuclease. can do. As explained below, components containing 3 ′ exonuclease activity are presumed to degrade certain components of the amplification reaction, such as PCR primers, so the addition of these components inactivates 3 ′ exonuclease activity. It can only be done after. However, the methods disclosed herein account for various component modifications that allow the reagents of both stages of the assay to be premixed. This advantageously results in a reduction in dispensing steps and a reduction in execution time, so that the assay can be easily automated and errors can be reduced.

従って、本発明は、試料中の検体を検出するための、近接プローブ伸長アッセイでの3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分の使用を提供することが分かる。その後、伸長生成物が増幅および検出される。   Thus, it can be seen that the present invention provides the use of a component comprising 3 'exonuclease activity in a proximity probe extension assay to detect an analyte in a sample. The extension product is then amplified and detected.

より具体的には、近接プローブ伸長アッセイにおける伸長生成物生成工程、より具体的には、近接アッセイで用いる近接プローブの核酸ドメインの相互反応(そのような相互反応は、一般的に核酸ドメインのハイブリダイゼーション、およびその後の少なくとも1つのドメインの伸張であり、一般的に、核酸ドメインは、一方の核酸ドメインが他方のドメインの伸張の鋳型となるようにハイブリダイズする)の後で、ポリメラーゼを触媒とする伸長反応を行って伸張生成物を生成する工程の間に、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分が用いられる。そのため、3’エキソヌクレアーゼ活性を有する成分は、近接プローブを使用する伸張アッセイで最初の伸張生成物を生成する工程、即ち、近接プローブ伸張アッセイにおいて近接プローブの核酸ドメインの相互反応から伸張生成物を生成する工程に含まれる。   More specifically, the extension product generation step in the proximity probe extension assay, more specifically the interaction of the nucleic acid domains of the proximity probes used in the proximity assay (such interactions are generally Hybridization, and subsequent extension of at least one domain, in general, a nucleic acid domain hybridizes such that one nucleic acid domain serves as a template for extension of the other domain) followed by During the step of performing an extension reaction to produce an extension product, a component containing 3 ′ exonuclease activity is used. Thus, a component having 3 ′ exonuclease activity generates an initial extension product in an extension assay using a proximity probe, ie, the extension product from the interaction of the nucleic acid domains of the proximity probe in the proximity probe extension assay. It is included in the process of generating.

本発明は、他の態様において、試料中の検体を検出する方法を提供する。同方法は、近接プローブ伸張アッセイを含み、同アッセイは、アッセイの伸張工程で3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分の使用を含み、次いで、伸張生成物が増幅および検出される。   In another aspect, the present invention provides a method for detecting an analyte in a sample. The method includes a proximity probe extension assay, which includes the use of a component that includes 3 'exonuclease activity in the extension step of the assay, and then the extension product is amplified and detected.

本発明は、さらに他の態様において、試料中の検体を検出するための近接プローブ伸張アッセイにおいて、非特異性の伸張生成物を低減する(または信号対ノイズ比を改善する)方法を提供する。同方法は、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を前記アッセイの伸張工程に含める工程を含み、次いで、特異性の伸張生成物が増幅および検出される。   In yet another aspect, the present invention provides a method for reducing non-specific extension products (or improving the signal-to-noise ratio) in a proximity probe extension assay for detecting an analyte in a sample. The method includes the step of including a component comprising 3 'exonuclease activity in the extension step of the assay, and then a specific extension product is amplified and detected.

上記のように、近接プローブ伸張アッセイの伸張工程は、後に、検体を検出する手段として検出される最初の伸張生成物を生成する工程である。即ち、伸張工程は、近接プローブの核酸ドメインの相互反応、具体的には、核酸ドメインのハイブリダイゼーションと、その後の少なくとも一方のドメインを、例えば他方のドメインを鋳型として用いて伸長することとに基づき伸張生成物を生成する工程である。   As described above, the extension step of the proximity probe extension assay is the step of generating an initial extension product that is later detected as a means of detecting the analyte. That is, the extension step is based on the interaction of nucleic acid domains of adjacent probes, specifically, hybridization of the nucleic acid domains and extension of at least one subsequent domain using, for example, the other domain as a template. A step of producing an extension product.

本発明の方法および3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は、近接プローブを使用するアッセイで用いるためのものであり、同プローブは近接プローブである。前記の近接プローブを使用するアッセイは、当該技術で知られているアッセイの任意のもの、例えば、上記の試料中の検体を検出するのに近接プローブを用いるものであり得る。具体的には、前記アッセイは、ハイブリダイゼーションによる近接プローブの核酸ドメイン間の相互反応と、それらのドメインの1つ以上の伸張の検出に基づく近接伸張アッセイである。   The method of the invention and the component comprising 3 'exonuclease activity are for use in assays that use proximity probes, which are proximity probes. The assay using the proximity probe can be any of the assays known in the art, for example, using a proximity probe to detect an analyte in the sample. Specifically, the assay is a proximity extension assay based on the interaction between nucleic acid domains of adjacent probes by hybridization and the detection of one or more extensions of those domains.

従って、本発明は、好ましい一態様において、試料中の検体を検出するための方法であって、
(a)それぞれが検体結合ドメインと核酸ドメインとを含み、前記検体に同時に結合することが可能な少なくとも第1および第2の近接プローブの少なくとも1セットに前記試料を接触させる工程と、
(b)前記近接プローブが前記検体に結合する際に、前記近接プローブの核酸ドメインを相互作用させる工程であって、前記相互作用はデュプレックスの形成を含む工程と、
(c)前記試料を、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分に接触させる工程と、
(d)前記デュプレックスの少なくとも1つの核酸ドメインの3’末端を伸長して伸長生成物を生成する工程であって、前記工程(c)と同時に又はその後に起こり得る工程と、
(e)前記伸長生成物を増幅および検出する工程、とを含む方法を提供する。
Therefore, in a preferred embodiment, the present invention is a method for detecting an analyte in a sample,
(A) contacting the sample with at least one set of at least first and second proximity probes each comprising an analyte binding domain and a nucleic acid domain and capable of simultaneously binding to the analyte;
(B) interacting the nucleic acid domain of the proximity probe when the proximity probe binds to the analyte, wherein the interaction includes the formation of a duplex;
(C) contacting the sample with a component comprising 3 ′ exonuclease activity;
(D) extending the 3 ′ end of at least one nucleic acid domain of the duplex to generate an extension product, which can occur simultaneously with or after the step (c);
(E) amplifying and detecting the extension product.

以下でより詳細に説明するように、検体結合ドメインは検体に直接または間接的に結合し得る。   As described in more detail below, the analyte binding domain may bind directly or indirectly to the analyte.

従って、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は、近接伸張アッセイの特異性および/または感度を伸ばすのに用いられ得ることが分かる。よって、本発明の方法は、(検体のための)近接伸張アッセイの信号対ノイズ比を高める方法であると考えられ得る。別の言い方をすれば、本発明の方法は、近接伸張アッセイにおける非特異性の伸張生成物の量を低減するのに用いられ得る。あるいは、本発明は、近接伸張アッセイにおける非特異性のデュプレックスの形成を阻害するまたは抑制する方法を提供するものとみなすことができる。さらに、本発明は、近接伸張アッセイにおける結合していない近接プローブの核酸ドメインを分解する方法を提供するものとみなすことができる。   Thus, it will be appreciated that components comprising 3 'exonuclease activity can be used to increase the specificity and / or sensitivity of proximity extension assays. Thus, the method of the present invention can be considered as a method of increasing the signal to noise ratio of a proximity stretch assay (for analytes). In other words, the methods of the invention can be used to reduce the amount of non-specific extension products in a proximity extension assay. Alternatively, the present invention can be viewed as providing a method of inhibiting or suppressing the formation of non-specific duplexes in proximity extension assays. Furthermore, the present invention can be viewed as providing a method for degrading nucleic acid domains of unbound proximity probes in proximity extension assays.

上記で簡潔に説明したように、近接伸張アッセイは、2つ以上の近接プローブが標的検体に結合した時に、同プローブの核酸ドメインの間でデュプレックスが形成された後に、少なくとも1つの核酸ドメインを伸張することに関する。しかしながら、同デュプレックス(2つの相補的な核酸ドメインのハイブリダイゼーション)は、近接プローブ上の核酸ドメインの配向によって多岐に渡って形成され得る。   As briefly described above, proximity extension assays extend at least one nucleic acid domain after a duplex is formed between the nucleic acid domains of the probes when two or more proximity probes bind to the target analyte. About doing. However, the same duplex (hybridization of two complementary nucleic acid domains) can be formed in a variety of ways depending on the orientation of the nucleic acid domains on adjacent probes.

図1は、近接伸張アッセイ形式の典型例を模式的に示す。これらの実施形態は下記で詳細に説明する。なお、これらの様々な「バージョン」のPEAは、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。他の変形もあり得ることは、以下の説明から当業者には明らかであると考えられ、それらの他の変形は本発明に包含されるものとする。即ち、本発明は、単に、少なくとも一方の近接プローブ(図に示すタンパク様分子または抗体に限定されないが、これは本発明の好ましい態様である)が、伸張可能なフリーな3’末端を含む核酸ドメインを有し、同伸張は、第2の近接プローブの核酸ドメインによって鋳型される得ることを要件とする。この点に関して、以下でより詳細に説明するように、近接プローブの核酸ドメインは一本鎖または部分的に二本鎖であり得るが、ハイブリダイゼーションによる相互反応に前記ドメインの一本鎖領域が用いられるように構成されている。各近接プローブの核酸ドメインは、一般的な「スプリント」核酸分子にそれぞれハイブリダイズすることによって相互反応することもあるため、デュプレックスを間接的に形成し得る。そのため、上記の方法の工程(b)では、デュプレックスを形成するための核酸ドメインの相互反応は、直接的または間接的であり、近接プローブの検体結合ドメインに連結された核酸ドメインは互いにハイブリダイズしてデュプレックスを直接形成するか、またはそれらは別の核酸分子にそれぞれハイブリダイズしてデュプレックスを間接的に形成し得る。そのような別の核酸分子は、部分的に二本鎖の核酸ドメインの第2の鎖であるとみなすことができ、近接プローブの検体結合ドメインに連結した核酸分子の少なくとも一領域にハイブリダイズして(その1つの鎖を介して連結された部分的に二本鎖の核酸ドメインを形成する)、他方の近接プローブの核酸ドメインの一領域に相補的な末端(例えば3’)一本鎖領域を残すため、前記他方の近接プローブの核酸領域とのハイブリダイゼーションによる相互反応が可能となる。あるいは、別の近接プローブの核酸ドメインとして「スプリント」を提供してもよい。   FIG. 1 schematically illustrates a typical example of a proximity stretch assay format. These embodiments are described in detail below. It should be noted that these various “versions” of PEA are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art from the following description that other variations are possible and these other variations are intended to be encompassed by the present invention. That is, the present invention is merely a nucleic acid comprising at least one proximate probe (not limited to the proteinaceous molecule or antibody shown in the figure, but this is a preferred embodiment of the present invention) containing an extendible free 3 'end. It has a domain and the extension requires that it can be templated by the nucleic acid domain of the second proximity probe. In this regard, as described in more detail below, the nucleic acid domain of the proximal probe can be single-stranded or partially double-stranded, but the single-stranded region of the domain is used for hybridization interaction. It is configured to be. The nucleic acid domains of each proximate probe can interact indirectly by hybridizing to a common “sprint” nucleic acid molecule, thereby indirectly forming a duplex. Therefore, in step (b) of the above method, the interaction of the nucleic acid domains to form a duplex is direct or indirect, and the nucleic acid domains linked to the analyte binding domain of the proximity probe hybridize to each other. Directly form a duplex, or they can each hybridize to another nucleic acid molecule to indirectly form a duplex. Such another nucleic acid molecule can be considered partly the second strand of a double stranded nucleic acid domain and hybridizes to at least a region of the nucleic acid molecule linked to the analyte binding domain of the proximity probe. (Forms a partially double-stranded nucleic acid domain linked through its one strand) and a terminal (eg, 3 ') single-stranded region complementary to a region of the nucleic acid domain of the other proximal probe Therefore, the interaction with the nucleic acid region of the other adjacent probe becomes possible. Alternatively, a “sprint” may be provided as the nucleic acid domain of another proximity probe.

図1のバージョン1は、「従来」の近接伸張アッセイを示す。各近接プローブの核酸ドメイン(矢印で示す)は、その5’末端により検体結合ドメイン(逆「Y」字で示す)に結合しており、フリーな3’末端を2つ残している。それらの近接プローブが、検体上(検体は図示せず)にあるそれぞれの検体結合標的に結合すると、プローブの(それらの3’末端で相補的な)核酸ドメインは、ハイブリダイゼーションにより相互反応できるようになる、即ちデュプレックスの形成ができるようになる。例えば、核酸ポリメラーゼ酵素の添加によって、他方の近接プローブの核酸ドメインを用いて伸長を鋳型することにより各核酸ドメインを伸長することが可能となる。本発明の方法によれば、伸張生成物が特異的に増幅および検出されることによって、標的検体が検出され得る。   Version 1 of FIG. 1 shows a “conventional” proximity stretch assay. The nucleic acid domain (indicated by the arrow) of each proximity probe is bound to the analyte binding domain (indicated by the inverted “Y”) by its 5 ′ end, leaving two free 3 ′ ends. When their proximity probes bind to their respective analyte binding targets on the analyte (analyte not shown), the nucleic acid domains (complementary at their 3 ′ ends) of the probes can interact by hybridization. That is, a duplex can be formed. For example, the addition of a nucleic acid polymerase enzyme makes it possible to extend each nucleic acid domain by using the nucleic acid domain of the other proximal probe as a template for the extension. According to the method of the present invention, the target analyte can be detected by specifically amplifying and detecting the extension product.

図1のバージョン2は、他の近接伸張アッセイを示す。第1の近接プローブの核酸ドメインが、その5’末端により検体結合ドメインに結合し、第2の近接プローブの核酸ドメインが、その3’末端により検体結合ドメインに結合している。そのため、第2の近接プローブの核酸ドメインはフリーな5’末端(鈍頭矢印で示す)を有するが、それは、一般的な核酸ポリメラーゼ酵素(3’末端のみを伸張する)を用いて伸長することができない。第2の近接プローブの3’末端は効果的に「ブロック」されている。即ち、それは「フリー」ではなく、また、検体結合ドメインに結合し、それゆえに検体結合ドメインによってブロックされているため伸張させることができない。この実施形態において、近接プローブが検体上にあるそれぞれの検体結合標的に結合すると、それらの3’末端で相補的な領域を共有するプローブの核酸ドメインは、ハイブリダイゼーションにより相互反応できるようになる、即ちデュプレックスを形成できるようになる。しかしながら、バージョン1とは対照的に、第2の近接プローブの核酸ドメインを鋳型として用いて伸長できるのは第1の近接プローブの核酸ドメイン(フリーな3’末端として)だけであり得る。上記と同様に、伸張生成物が増幅および検出されることによって、標的検体が検出され得る。   Version 2 of FIG. 1 shows another proximity extension assay. The nucleic acid domain of the first proximity probe is bound to the analyte binding domain by its 5 'end, and the nucleic acid domain of the second proximity probe is bound to the analyte binding domain by its 3' end. Therefore, the nucleic acid domain of the second proximity probe has a free 5 'end (indicated by a blunt arrow) that is extended using a common nucleic acid polymerase enzyme (extends only the 3' end). I can't. The 3 'end of the second proximity probe is effectively "blocked". That is, it is not “free” and cannot be stretched because it binds to the analyte binding domain and is therefore blocked by the analyte binding domain. In this embodiment, when the proximity probes bind to their respective analyte binding targets on the analyte, the nucleic acid domains of the probes sharing a complementary region at their 3 ′ ends can be interacted by hybridization. That is, a duplex can be formed. However, in contrast to version 1, only the nucleic acid domain of the first proximity probe (as a free 3 'end) can be extended using the nucleic acid domain of the second proximity probe as a template. As above, the target analyte can be detected by amplifying and detecting the extension product.

バージョン2と同様に、図1のバージョン3では、第1の近接プローブの核酸ドメインが、その5’末端により検体結合ドメインに結合し、第2の近接プローブの核酸ドメインがその3’末端により検体結合ドメインに結合している。そのため、第2の近接プローブの核酸ドメインは、フリーな5’末端(鈍頭矢印で示す)を有するが、それは伸長することができない。しかしながら、この実施形態では、それぞれが近接プローブの検体結合ドメインに結合した核酸ドメインは相補的な領域を有してないため、デュプレックスを直接形成することができない。その代わりに、各近接プローブの核酸領域と相同の領域を有する第3の核酸分子が提供され、それが核酸ドメイン間の「分子ブリッジ」または「スプリント」として作用する。この「スプリント」オリゴヌクレオチドは、核酸ドメイン間の隙間を埋め、核酸ドメインが間接的に相互反応できるようにする。即ち、各核酸ドメインはスプリントオリゴヌクレオチドとデュプレックスを形成する。そのため、近接プローブが検体上にあるそれぞれの検体結合標的に結合すると、プローブの核酸ドメインはハイブリダイゼーションにより相互反応する、即ち、スプリントオリゴヌクレオチドとデュプレックスを形成する。そのため、第3の核酸分子またはスプリントを、一方の近接プローブに設けられた部分的に二本鎖の核酸ドメインの第2の鎖とみなすことができるのが分かる。例えば、一方の近接プローブは、一方の鎖の3’末端を介して検体ドメインに結合し、他方の結合していない鎖がフリーな3’末端を有する部分的に二本鎖の核酸ドメインを備え得る。そのため、そのような核酸ドメインは、フリーな3’末端を持つ末端一本鎖領域を有する。本実施形態では、第1の近接プローブの核酸領域(フリーな3’末端として)は、「スプリントオリゴヌクレオチド」(または他方の核酸領域の一本鎖3’末端領域)を鋳型として用いて伸長してもよく、好適には、第2の近接プローブの核酸ドメインの5’末端(具体的には結合された鎖の5’末端、あるいは核酸ドメインの二本鎖部の5’末端)に連結されてもよい。あるいは、またはそれに加えて、第1の近接プローブの核酸領域を鋳型として用いて、スプリントオリゴヌクレオチドのフリーな3’末端(即ち、結合されていない鎖、または3’一本鎖領域)を伸長してもよい。上記と同様に、伸張生成物が増幅および検出されることによって、標的検体が検出され得る。   Similar to version 2, in version 3 of FIG. 1, the nucleic acid domain of the first proximity probe is bound to the analyte binding domain by its 5 ′ end, and the nucleic acid domain of the second proximity probe is analyte by its 3 ′ end. It is bound to the binding domain. Therefore, the nucleic acid domain of the second proximity probe has a free 5 'end (indicated by a blunt arrow) that cannot be extended. However, in this embodiment, the nucleic acid domains each bound to the analyte binding domain of the proximity probe do not have a complementary region, so a duplex cannot be formed directly. Instead, a third nucleic acid molecule having a region homologous to the nucleic acid region of each proximal probe is provided, which acts as a “molecular bridge” or “sprint” between the nucleic acid domains. This “sprint” oligonucleotide fills in the gaps between the nucleic acid domains and allows the nucleic acid domains to interact indirectly. That is, each nucleic acid domain forms a duplex with the splint oligonucleotide. Thus, when a proximity probe binds to each analyte binding target on the analyte, the probe nucleic acid domains interact by hybridization, i.e., form a duplex with the splint oligonucleotide. Thus, it can be seen that the third nucleic acid molecule or splint can be regarded as the second strand of the partially double-stranded nucleic acid domain provided in one proximity probe. For example, one proximity probe comprises a partially double-stranded nucleic acid domain that binds to the analyte domain via the 3 ′ end of one strand and the other unbound strand has a free 3 ′ end. obtain. Such nucleic acid domains therefore have a terminal single stranded region with a free 3 'end. In this embodiment, the nucleic acid region of the first proximity probe (as a free 3 ′ end) is extended using a “sprint oligonucleotide” (or a single-stranded 3 ′ end region of the other nucleic acid region) as a template. Preferably, it is linked to the 5 ′ end of the nucleic acid domain of the second proximity probe (specifically, the 5 ′ end of the bound strand or the 5 ′ end of the double-stranded part of the nucleic acid domain). May be. Alternatively or in addition, the free 3 ′ end (ie, unbound strand, or 3 ′ single stranded region) of the splint oligonucleotide is extended using the nucleic acid region of the first proximity probe as a template. May be. As above, the target analyte can be detected by amplifying and detecting the extension product.

上記の説明から明らかなように、一実施形態では、スプリントオリゴヌクレオチドがアッセイの別個の成分として提供され得る。即ち、反応混合物にそれが別途添加され得る(即ち、近接プローブとは別に、検体を含む試料に添加される)。それにも関わらず、スプリントオリゴヌクレオチドは、近接プローブの一部である核酸分子にハイブリダイズし、同ハイブリダイゼーションはそのような核酸分子と接触した際に起こるため、別個で加えられるものの、部分的に二本鎖の核酸ドメインの鎖であるとみなし得る。あるいは、スプリントは、近接プローブの核酸ドメインの1つとプレハイブリダイズされ得る、即ち、近接プローブを試料に接触させる前にハイブリダイズされ得る。この実施形態では、スプリントオリゴヌクレオチドを直接、近接プローブの核酸ドメインの一部としてみなすことができる。即ち、核酸ドメインは、部分的に二本鎖の核酸分子で、例えば、近接プローブは二本鎖の核酸分子を検体結合ドメインに連結させ(好ましくは、核酸ドメインが一本鎖によって検体結合ドメインに連結される)、その核酸分子を修飾して、(他方の近接プローブの核酸ドメインとハイブリダイズ可能な一本鎖オーバーハング(over hang)を有する)部分的に二本鎖の核酸ドメインを生成することにより生成され得る。そのため、本明細書で定義する近接プローブの核酸ドメインの伸張は、「スプリント」オリゴヌクレオチドの伸張も包含する。スプリントオリゴヌクレオチドの伸張から伸張生成物が生じた場合、得られた伸張核酸鎖が、核酸分子の2つの鎖の相互反応(2つの核酸鎖のハイブリダイゼーション)によってのみ近接プローブ対に連結していることが好適である。そのため、これらの実施形態では、例えば、温度を上げる、塩濃度を下げる等の変性条件を用いて伸張生成物が近接プローブ対から分離され得る。これは、標的検体が固体基材に結合されている異質形式で特に有用である。何故なら、例えば、固定化された検体に結合した近接プローブは固相状態であり得るのに対して、伸張生成物は変性後液相状態であり得るため、伸張生成物をアッセイの他の成分から容易に分離することができるためである。   As is apparent from the above description, in one embodiment, a splint oligonucleotide can be provided as a separate component of the assay. That is, it can be added separately to the reaction mixture (ie, added to the sample containing the analyte separately from the proximity probe). Nevertheless, splint oligonucleotides hybridize to nucleic acid molecules that are part of a proximity probe, and the hybridization occurs when contacted with such nucleic acid molecules, but is added separately but partially It can be considered as a strand of a double-stranded nucleic acid domain. Alternatively, the splint can be prehybridized with one of the nucleic acid domains of the proximity probe, i.e., hybridized prior to contacting the proximity probe to the sample. In this embodiment, the splint oligonucleotide can be considered directly as part of the proximity probe nucleic acid domain. That is, a nucleic acid domain is a partially double-stranded nucleic acid molecule, for example, a proximity probe links a double-stranded nucleic acid molecule to an analyte binding domain (preferably, the nucleic acid domain is single-stranded into the analyte binding domain. Ligated) to modify the nucleic acid molecule to produce a partially double stranded nucleic acid domain (with a single stranded overhang that can hybridize to the nucleic acid domain of the other proximal probe) Can be generated. Thus, extension of a nucleic acid domain of a proximity probe as defined herein also includes extension of a “sprint” oligonucleotide. When an extension product results from extension of a splint oligonucleotide, the resulting extended nucleic acid strand is linked to a proximal probe pair only by the interaction of the two strands of the nucleic acid molecule (hybridization of the two nucleic acid strands). Is preferred. Thus, in these embodiments, extension products can be separated from adjacent probe pairs using denaturing conditions such as increasing temperature, decreasing salt concentration, and the like. This is particularly useful in a heterogeneous format where the target analyte is bound to a solid substrate. This is because, for example, a proximity probe bound to an immobilized analyte can be in a solid phase, whereas an extension product can be in a liquid phase after denaturation, so that the extension product can be It is because it can isolate | separate easily from.

図1のバージョン3に示すスプリントオリゴヌクレオチドは、第2の近接プローブの核酸ドメイン全体に対して相補的であるように図示されているが、これは単に一例であり、スプリントは、近接プローブの核酸ドメインの末端(または末端付近)とデュプレックスを形成することができれば、即ち、以下でさらに定義するように隙間を埋められさえすれば十分である。   Although the splint oligonucleotide shown in version 3 of FIG. 1 is illustrated as being complementary to the entire nucleic acid domain of the second proximity probe, this is merely an example and the splint is the nucleic acid of the proximity probe. It is sufficient that a duplex can be formed with the end of the domain (or near the end), i.e., as long as the gap is filled as defined further below.

他の実施形態では、WO2007/107743(参照により本明細書に含まれる)に記載されているように、スプリントオリゴヌクレオチドを第3の近接プローブの核酸ドメインとして提供してもよい。同文献は、これによって近接プローブアッセイの感度および特異性をさらに改善させることができることが示されている。   In other embodiments, a splint oligonucleotide may be provided as the nucleic acid domain of the third proximity probe, as described in WO2007 / 107743 (included herein by reference). The same document shows that this can further improve the sensitivity and specificity of the proximity probe assay.

図1のバージョン4は、バージョン1の変更版であり、第1の近接プローブの核酸ドメインは、その3’末端に、第2の近接プローブの核酸ドメインに対して完全には相補的ではない配列を含む。そのため、それらの近接プローブが検体上にあるそれぞれの検体結合標的に結合すると、プローブの核酸ドメインは、ハイブリダイゼーションにより相互反応可能になる、即ち、デュプレックスを形成できるようになるが、第1の近接プローブの核酸ドメインの3’最末端(extreme 3'end)(フリーな3’ヒドロキシル基を含む核酸分子の部位)はハイブリダイズすることができないため、ハイブリダイズされていない一本鎖の「フラップ(flap)」として存在する。例えば、核酸ポリメラーゼ酵素を加える際に、第2の近接プローブの核酸ドメインのみが、第1の近接プローブの核酸ドメインを鋳型として用いて伸長され得る。上記と同様に、伸張生成物が特異的に増幅および検出されることによって、標的検体が検出され得る。   Version 4 of FIG. 1 is a modified version of version 1, wherein the nucleic acid domain of the first proximity probe is at its 3 ′ end a sequence that is not completely complementary to the nucleic acid domain of the second proximity probe. including. Thus, when those proximate probes bind to their respective analyte binding targets on the analyte, the nucleic acid domains of the probes can interact with each other by hybridization, i.e., form a duplex, but the first proximity The 3 'extreme 3' end of the probe's nucleic acid domain (the site of the nucleic acid molecule containing the free 3 'hydroxyl group) cannot hybridize, and therefore, a non-hybridized single-stranded "flap" flap) ". For example, when adding a nucleic acid polymerase enzyme, only the nucleic acid domain of the second proximity probe can be extended using the nucleic acid domain of the first proximity probe as a template. As above, the target analyte can be detected by specifically amplifying and detecting the extension product.

本実施形態では、第1の近接プローブの核酸ドメインの3’末端における1つ以上のヌクレオチドに、例えば、3’エキソヌクレアーゼ活性に対する耐性を持たせるように変性するのが有用であり得る。好適な変性は下記でさらに説明する。第1の近接プローブの核酸ドメインが3’エキソヌクレアーゼ活性に対する耐性を持っていれば、第2の近接プローブの核酸ドメインのみが伸張され得る。それに対して、もし第1の近接プローブの核酸ドメインが3’エキソヌクレアーゼ活性の影響を受け易ければ、「フラップ」が分解され、第2の近接プローブの核酸ドメインに完全にハイブリダイズ(アニール)した3’末端が得られる。そのため、第1の近接プローブの核酸ドメインも、第2の近接プローブの核酸ドメインをテンプレートとして用いて伸長され得る。   In this embodiment, it may be useful to denature one or more nucleotides at the 3 'end of the nucleic acid domain of the first proximity probe, eg, to be resistant to 3' exonuclease activity. Suitable modifications are further described below. If the nucleic acid domain of the first proximity probe is resistant to 3 'exonuclease activity, only the nucleic acid domain of the second proximity probe can be extended. On the other hand, if the nucleic acid domain of the first proximity probe is susceptible to 3 ′ exonuclease activity, the “flap” is degraded and completely hybridized (annealed) to the nucleic acid domain of the second proximity probe. 3 'end is obtained. Therefore, the nucleic acid domain of the first proximity probe can also be extended using the nucleic acid domain of the second proximity probe as a template.

図1に示す最後の実施形態、即ち、バージョン5は、バージョン3の変更版であるとみなすことができる。しかしながら、バージョン3とは異なり、双方の近接プローブの核酸ドメインは、それらの5’末端によってそれぞれの検体結合ドメインに結合されている。この実施形態では、核酸ドメインの3’末端は互いに相補的ではないため、近接プローブの核酸ドメインは相互反応できないかまたはデュプレックスを直接形成することができない。その代わりに、各近接プローブの核酸ドメインと相同の領域を有し、核酸ドメインの間で「分子ブリッジ」または「スプリント」として作用する第3の核酸分子が提供される。この「スプリント」オリゴヌクレオチドによって、核酸ドメイン間のギャップが埋められるため、核酸ドメインは間接的に相互反応できるようになる。即ち、各核酸ドメインは、スプリントオリゴヌクレオチドとデュプレックスを形成する。そのため、近接プローブが検体上にあるそれぞれの検体結合標的に結合すると、プローブの核酸ドメインのそれぞれはハイブリダイゼーションにより相互作用する、即ち、スプリントオリゴヌクレオチドとデュプレックスを形成する。そのため、バージョン3と一致して、第3の核酸分子またはスプリントは、一方の近接プローブに設けられた部分的に二本鎖の核酸領域の第2の鎖であるとみなせ得る。好ましい実施例において、一方の近接プローブは、一方の鎖の5’末端を介して検体結合ドメインに結合し、他方の(結合されていない)鎖がフリーな3’末端を有する、部分的に二本鎖の核酸ドメインを備え得る。そのため、そのような核酸ドメインは、少なくとも1つのフリーな3’末端を有する末端一本鎖領域を有する。本実施形態では、「スプリントオリゴヌクレオチド」を鋳型として用いて、第2の近接プローブの核酸ドメインが(フリーな3’末端として)伸張され得る。あるいは、またはそれに加えて、第2の近接プローブの核酸ドメインを鋳型として用いて、スプリントオリゴヌクレオチドのフリーな3’末端(即ち、結合していない鎖、または第1の近接プローブの3’一本鎖領域)が伸張され得る。上記と同様に、伸張生成物が増幅および検出されることによって、標的検体が検出され得る。   The last embodiment shown in FIG. 1, ie version 5, can be regarded as a modified version of version 3. However, unlike version 3, the nucleic acid domains of both proximity probes are bound to their respective analyte binding domains by their 5 'ends. In this embodiment, the 3 'ends of the nucleic acid domains are not complementary to each other so that the nucleic acid domains of the proximal probes cannot interact or form a duplex directly. Instead, a third nucleic acid molecule is provided that has a region homologous to the nucleic acid domain of each proximal probe and acts as a “molecular bridge” or “sprint” between the nucleic acid domains. This “sprint” oligonucleotide fills the gap between the nucleic acid domains, allowing the nucleic acid domains to interact indirectly. That is, each nucleic acid domain forms a duplex with the sprint oligonucleotide. Thus, when a proximity probe binds to each analyte binding target on the analyte, each of the probe's nucleic acid domains interacts by hybridization, ie, forms a duplex with the splint oligonucleotide. Thus, consistent with version 3, the third nucleic acid molecule or splint can be considered as the second strand of the partially double stranded nucleic acid region provided in one proximity probe. In a preferred embodiment, one proximal probe binds to the analyte binding domain via the 5 ′ end of one strand and the second (unbound) strand has a free 3 ′ end, partially in two. A single-stranded nucleic acid domain may be provided. Such nucleic acid domains therefore have a terminal single stranded region with at least one free 3 'end. In this embodiment, the nucleic acid domain of the second proximity probe can be extended (as a free 3 'end) using a "sprint oligonucleotide" as a template. Alternatively, or in addition, using the nucleic acid domain of the second proximity probe as a template, the free 3 ′ end of the splint oligonucleotide (ie, the unbound strand, or the 3 ′ single strand of the first proximity probe) The chain region) can be extended. As above, the target analyte can be detected by amplifying and detecting the extension product.

バージョン3に関連して上述したように、スプリントオリゴヌクレオチドは、アッセイの別の成分として提供され得る。他方、スプリントオリゴヌクレオチドは、近接プローブの一部である核酸分子にハイブリダイズし、同ハイブリダイゼーションは、そのような核酸分子と接触した際に起こるため、別で添加されるにも関わらず、部分的に二本鎖の核酸ドメインの鎖であるとみなせ得る。あるいは、スプリントは、近接プローブの核酸ドメインの1つにプレハイブリダイズされ得る、即ち、近接プローブを試料に接触させる前にハイブリダイズされる。この実施形態では、スプリントオリゴヌクレオチドを、近接プローブの核酸ドメインの一部として直接みなすことができる。即ち、核酸ドメインは、部分的に二本鎖の核酸分子で、例えば、近接プローブは、二本鎖の核酸分子を検体結合ドメインに連結させ(好ましくは、核酸ドメインが一本鎖によって検体結合ドメインに連結されている)、その核酸分子を変性して、(他方の近接プローブの核酸ドメインにハイブリダイズ可能な一本鎖オーバーハングを有する)部分的に二本鎖の核酸ドメインを生成することにより生成され得る。そのため、本明細書で定義する近接プローブの核酸ドメインの伸張は、「スプリント」オリゴヌクレオチドの伸張も包含する。スプリントオリゴヌクレオチドの伸張から伸張生成物が生じた場合、得られた伸張核酸鎖が、核酸分子の2つの鎖の相互反応(2つの核酸鎖のハイブリダイゼーション)によってのみ近接プローブ対に対して連結していることが好適である。そのため、これらの実施形態では、例えば、温度を上げる、塩濃度を下げる等の変性条件を用いて伸張生成物が近接プローブ対から分離され得る。これは、標的検体が固体基質に結合されている異質形式で特に有用である。何故なら、例えば、固定化された検体に結合した近接プローブは固相状態であり得るのに対して、伸張生成物は変性後液相状態であり得るため、伸張生成物をアッセイの他の成分から容易に分離することができるためである。   As described above in connection with version 3, the splint oligonucleotide can be provided as a separate component of the assay. On the other hand, splint oligonucleotides hybridize to nucleic acid molecules that are part of a proximity probe, and the hybridization occurs when in contact with such nucleic acid molecules, so the partial It can be regarded as a strand of a double-stranded nucleic acid domain. Alternatively, the splint can be prehybridized to one of the nucleic acid domains of the proximal probe, i.e., hybridized before contacting the proximal probe to the sample. In this embodiment, the splint oligonucleotide can be considered directly as part of the nucleic acid domain of the proximity probe. That is, a nucleic acid domain is a partially double-stranded nucleic acid molecule. For example, a proximity probe links a double-stranded nucleic acid molecule to an analyte binding domain (preferably, the nucleic acid domain is single-stranded by an analyte binding domain. By denature the nucleic acid molecule to produce a partially double stranded nucleic acid domain (with a single stranded overhang that can hybridize to the nucleic acid domain of the other proximal probe). Can be generated. Thus, extension of a nucleic acid domain of a proximity probe as defined herein also includes extension of a “sprint” oligonucleotide. When extension products result from extension of a splint oligonucleotide, the resulting extended nucleic acid strands are ligated to adjacent probe pairs only by interaction of the two strands of the nucleic acid molecule (hybridization of the two nucleic acid strands). It is suitable. Thus, in these embodiments, extension products can be separated from adjacent probe pairs using denaturing conditions such as increasing temperature, decreasing salt concentration, and the like. This is particularly useful in a heterogeneous format where the target analyte is bound to a solid substrate. This is because, for example, a proximity probe bound to an immobilized analyte can be in a solid phase, whereas an extension product can be in a liquid phase after denaturation, so that the extension product can be It is because it can isolate | separate easily from.

図1のバージョン5に示すスプリントオリゴヌクレオチドは、第1の近接プローブの核酸ドメイン全体に対して相補的であるように図示されているが、これは単に一例であり、スプリントは、近接プローブの核酸ドメインの末端(または末端付近)とデュプレックスを形成することができれば、即ち、以下でさらに定義するように隙間を埋めれさえすれば十分である。   The splint oligonucleotide shown in version 5 of FIG. 1 is illustrated as being complementary to the entire nucleic acid domain of the first proximity probe, but this is merely an example, and the splint is the nucleic acid of the proximity probe. It is sufficient that a duplex can be formed with the end of the domain (or near the end), i.e., just filling the gap as defined further below.

他の実施形態では、WO2007/107743(参照により本明細書に含まれる)に記載されているように、スプリントオリゴヌクレオチドが第3の近接プローブの核酸ドメインとして提供され得る。同文献には、これによって近接プローブアッセイの感度および特異性をさらに改善させることができることが示されている。   In other embodiments, a splint oligonucleotide can be provided as the nucleic acid domain of a third proximity probe, as described in WO 2007/107743 (included herein by reference). The same document shows that this can further improve the sensitivity and specificity of the proximity probe assay.

上記から、複数の異なる近接伸張アッセイが存在し、それらの全ては、2つ(またはそれ以上)の近接プローブが検体に結合した時にそのようなプローブが相互反応し、それにより伸張可能な3’末端(鋳型伸張の場合は)を含む核酸デュプレックスが形成されることに依拠していることが分かる。そのため、プローブ(より具体的には、スプリントオリゴヌクレオチドを含む、それらの核酸ドメインのそれぞれ)間の相互反応は近接依存的であり、検出プローブが検体上で共に結合されることによって、それら(より具体的には、それらの核酸ドメイン)が相互反応するように互い近づけられる。従って、相互作用(またはそれらか生じる伸張生成物)を検出することによって、検体が検出され得る。本発明の方法では、近接プローブは、互いに(直接または間接的に)ハイブリダイズすることによって相互反応し、1つ以上の核酸分子の伸張を可能にし得る。この伸張によって、お互いが結合したまたは統合した2つの近接プローブの核酸ドメインが得られ、スプリントオリゴヌクレオチド(近接プローブの核酸ドメインの一部を形成し得る)がこの相互反応(結合)を援助または仲介する。伸張(該当する場合は結合)は、伸張生成物および/または結合生成物(相互反応生成物)を検出することによって検出され得る。   From the above, there are a number of different proximity extension assays, all of which are 3 ′ that allow the probes to interact and extend when two (or more) proximity probes bind to the analyte. It can be seen that it relies on the formation of a nucleic acid duplex containing the ends (in the case of template extension). Thus, the interaction between probes (more specifically, each of their nucleic acid domains, including splint oligonucleotides) is proximity dependent, and they (more Specifically, their nucleic acid domains are brought close to each other so as to interact with each other. Thus, the analyte can be detected by detecting the interaction (or the extension product that results). In the methods of the present invention, proximity probes can interact by hybridizing to each other (directly or indirectly) to allow extension of one or more nucleic acid molecules. This extension results in the nucleic acid domains of two proximal probes bound or integrated with each other, and a splint oligonucleotide (which can form part of the nucleic acid domain of the proximal probe) assists or mediates this interaction (binding). To do. Extension (binding if applicable) can be detected by detecting extension products and / or binding products (interaction products).

理論に縛られることを望むものではないが、本発明の方法は、結合していない近接プローブの核酸ドメインのフリーで保護されていない3’末端を分解する3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分の添加に依拠していると考えられる。そうでなければ、前記結合していないプローブの核酸ドメインは、非特異的におよび/または過渡的に(一時的に)他の結合していない近接プローブまたはアッセイの他の成分に結合して、非特異性の/バックグラウンドの伸張生成物を生成し、検体の検出を妨げると考えられる。   While not wishing to be bound by theory, the method of the present invention is the addition of a component comprising a 3 ′ exonuclease activity that degrades the free and unprotected 3 ′ end of the nucleic acid domain of an unbound proximal probe. It is thought that it depends on. Otherwise, the nucleic acid domain of the unbound probe binds non-specifically and / or transiently (temporarily) to other unbound proximal probes or other components of the assay, It is believed that non-specific / background extension products are generated, preventing analyte detection.

エキノヌクレアーゼは、ホスホジエステル結合を3’末端または5’末端のいずれかで加水分解してポリヌクレオチド鎖の末端からヌクレオオチドを1個づつ切断することによって作用する酵素である。そのため、エキノヌクレアーゼは、5’または3’エキノヌクレアーゼのいずれかとして存在し、その学術用語は、切断が開始された末端を意味する。即ち、3’エキノヌクレアーゼは、3’から5’方向の核酸分子を分解する。数多くの種類のエキノヌクレアーゼ酵素の存在が知られており、それらはDNAおよび/またはRNAを分解し、二本鎖または一本鎖核酸に作用し得る。例えば、真核生物および原始核生物の双方に存在する、mRNAのターンオーバーのための5’RNAエキノヌクレアーゼや、3’から5’方向の一本鎖DNAを分解する大腸菌由来のエキノヌクレアーゼI等、エキノヌクレアーゼは独立した存在物(核酸を分解させるという唯一の機能を有する別個の酵素)であるが、多くのエキノヌクレアーゼ活性は、複数の機能を有する酵素に起因し、例えば、多くのDNAポリメラーゼは、3’および/または5’エキノヌクレアーゼ活性(大腸菌由来のDNAポリメラーゼI)も含む。   An echinonuclease is an enzyme that acts by hydrolyzing a phosphodiester bond at either the 3 'end or the 5' end to cleave nucleotides one by one from the end of the polynucleotide chain. As such, echinonuclease exists as either a 5 'or 3' echinonuclease, and its scientific term refers to the end where cleavage is initiated. That is, 3 'echinonuclease degrades nucleic acid molecules in the 3' to 5 'direction. Numerous types of echinonuclease enzymes are known to exist that can degrade DNA and / or RNA and act on double-stranded or single-stranded nucleic acids. For example, 5 'RNA echinonuclease for mRNA turnover, E. coli-derived echinonuclease I that degrades single-stranded DNA in 3' to 5 'direction, etc. present in both eukaryotes and prokaryotes , Echinonuclease is an independent entity (a separate enzyme with the sole function of degrading nucleic acids), but many echinonuclease activities are attributed to enzymes with multiple functions, eg, many DNA polymerases Also includes 3 ′ and / or 5 ′ echinonuclease activity (DNA polymerase I from E. coli).

そのため、本発明の方法で用いる3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は、核酸をその3’末端から分解可能な任意の要素を含む。本発明の好ましい態様において、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は、特別に一本鎖核酸に作用する。即ち、二本鎖核酸に対してよりも、一本鎖核酸分子に対する作用が大きく、一本鎖核酸分子に対して、例えば少なくとも2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、20倍、50倍、または100倍作用する。   Therefore, a component containing 3 'echinonuclease activity used in the method of the present invention includes any element capable of degrading a nucleic acid from its 3' end. In a preferred embodiment of the invention, the component comprising 3 'echinonuclease activity acts specifically on single stranded nucleic acids. That is, it has a greater effect on single-stranded nucleic acid molecules than on double-stranded nucleic acids, for example at least 2-fold, 3-fold, 4-fold, 5-fold, 10-fold, 20-fold over single-stranded nucleic acid molecules. , 50 times, or 100 times.

エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は、結合していない近接プローブ、即ち、標的検体に結合していないプローブの核酸ドメインを完全にまたは部分的に分解可能でなければならず、それらの核酸ドメインは、フリーな保護されていない3’末端を有する。下記で説明するように、近接プローブの核酸ドメインは、ワトソン−クリック型または同様の塩基対相互作用に加わることのできる任意のヌクレオチド残基からなり得る。しかしながら、核酸ドメインがDNAを含む実施形態では、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分はDNAに作用し、RNAに対するよりも、DNAに対する作用が大きいことが好ましく、例えば、RNAよりもDNAに対して少なくとも2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、20倍、50倍、または100倍作用する。同様に、核酸ドメインがRNAを含む実施形態では、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分がRNAに作用し、DNAに対するよりも、RNAに対する作用が大きいことが好ましく、例えば、DNAよりもRNAに対して少なくとも2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、20倍、50倍、または100倍作用する。   Components containing echinonuclease activity must be able to completely or partially degrade the nucleic acid domains of unbound proximity probes, i.e., probes that are not bound to the target analyte, and those nucleic acid domains must be free Has an unprotected 3 'end. As explained below, the nucleic acid domain of a proximity probe can consist of any nucleotide residue that can participate in Watson-Crick or similar base pair interactions. However, in embodiments where the nucleic acid domain comprises DNA, the component comprising 3 ′ echinonuclease activity acts on DNA and preferably has a greater effect on DNA than on RNA, eg, at least on DNA rather than RNA. 2x, 3x, 4x, 5x, 10x, 20x, 50x, or 100x. Similarly, in embodiments where the nucleic acid domain comprises RNA, it is preferred that the component containing 3 ′ echinonuclease activity acts on RNA and is more effective on RNA than on DNA, eg, on RNA rather than DNA. Acts at least 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 10 times, 20 times, 50 times, or 100 times.

本発明の一態様において、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は酵素である。特に好ましい実施形態では、同酵素が、3’エキノヌクレアーゼ活性をさらに含み、核酸分子の3’末端を伸張可能な核酸ポリメラーゼである。具体的には、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は、T4DNAポリメラーゼ、T7DNAポリメラーゼ、ファイ29(Φ29)DNAポリメラーゼ、DNAポリメラーゼI、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片、ピュロコックス・フリオスス(Pfu)DNAポリメラーゼ、および/またはピュロコックス・ヴェッセイ(Pwo)DNAポリメラーゼからなる群の1つ以上から選択され得る。そのため、いくつかの実施形態では、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は超好熱性酵素、特に、PfuDNAポリメラーゼまたはPwoDNAポリメラーゼ等の3’エキノヌクレアーゼ活性を含む超好熱性ポリメラーゼであり得る。   In one aspect of the invention, the component comprising 3 'echinonuclease activity is an enzyme. In a particularly preferred embodiment, the enzyme is a nucleic acid polymerase further comprising 3 'echinonuclease activity and capable of extending the 3' end of the nucleic acid molecule. Specifically, components comprising 3 ′ echinonuclease activity include T4 DNA polymerase, T7 DNA polymerase, Phi 29 (Φ29) DNA polymerase, DNA polymerase I, Klenow fragment of DNA polymerase I, Pyrocox frios (Pfu) DNA polymerase, and / Or may be selected from one or more of the group consisting of Purocox Vessey (Pwo) DNA polymerase. Thus, in some embodiments, the component comprising 3 'echinonuclease activity can be a hyperthermophilic enzyme, particularly a hyperthermophilic polymerase comprising 3' echinonuclease activity, such as Pfu DNA polymerase or Pwo DNA polymerase.

超好熱性酵素は、一般に超好熱性生物、即ち、(ほとんどの好熱性生物が一般的に70℃付近で最適に成長するのと比較して)90℃を超える高温、例えば100℃付近で最適に成長する生物に由来するかまたは得られる酵素である。超好熱性ポリメラーゼ(またはより具体的には超好熱性生物に由来するポリメラーゼ)は、通常の生体温度よりも高い温度、例えば、40℃超、50℃超、60℃超、または70℃超、一般的には60℃超または70℃超等の、37℃超で最適な酵素作用を有し得る。有意には、そのような酵素は、室温等のより低い温度、例えば25℃または30℃では活性が小さいかまたは低いことが好ましい。温度が少なくとも45℃または50℃に達するまでポリメラーゼ活性が小さいことが特に好ましい。そのような酵素は、極端な温度条件で生息する生物、例えば、古細菌(ピュロコックス・フリオススやピュロコックス・ヴェッセイ等)で確認されている。これらの生物に由来する酵素でとりわけ対象となるが、多くの分子生物学技術、特にPCRの開発で有用であったポリメラーゼ酵素である。自然の超好熱性酵素ばかりでなく、温度の最高限度が高い熱安定性酵素を変性して、室温では活性が小さいかまたは低いという特性を付与し、自然の超好熱性酵素と同一のまたは同様の特性、具体的には、同一のまたは同様の温度活性プロフィール、即ち、温度の最高限度が高く(例えば、50℃超、55℃超、または60℃超)、室温(または30℃、37℃、または40℃等のより低い温度)では活性が低いかまたは小さいという特性が組み合わさった酵素を形成してもよい。そのような変性ポリメラーゼ酵素としては、例えば、Taqポリメラーゼのいわゆる「ホットスタート」誘導体が挙げられ、それは、例えば約50℃で活性を始める。本明細書で用いる「超好熱性ポリメラーゼ」という用語には、自然の酵素だけではなくそのような変性誘導体の全ても含まれ、自然の超好熱性ポリメラーゼ酵素の誘導体も含まれる。本願の方法で用いるのに特に好ましい超好熱性酵素としては、PfuDNAポリメラーゼ、PwoDNAポリメラーゼ、およびその誘導体(例えば、配列が修飾された誘導体)または変異体があげられる。特定の実施形態では、超好熱性ポリメラーゼが有利かまたは好ましいが、そのような酵素を用いる必要なく、他の実施形態では、任意の超好熱性または熱安定性ポリメラーゼ(高温で安定性を示すか、温度の最高限度が高い任意のポリメラーゼ酵素)、例えばTaqポリメラーゼが用いられ得る。   Hyperthermophilic enzymes are generally hyperthermophilic organisms, ie, optimal at high temperatures above 90 ° C. (eg, near 100 ° C. (compared to most thermophilic organisms generally growing optimally around 70 ° C.)). It is an enzyme derived or obtained from a living organism. A hyperthermophilic polymerase (or more specifically a polymerase derived from a hyperthermophilic organism) is a temperature higher than the normal biological temperature, eg, more than 40 ° C, more than 50 ° C, more than 60 ° C, or more than 70 ° C, In general, it may have optimal enzyme action above 37 ° C, such as above 60 ° C or above 70 ° C. Significantly, such enzymes are preferably less active or less active at lower temperatures, such as room temperature, such as 25 ° C or 30 ° C. It is particularly preferred that the polymerase activity is small until the temperature reaches at least 45 ° C or 50 ° C. Such an enzyme has been identified in organisms that inhabit extreme temperature conditions, such as archaea (Purocox friosus, Purocox vessei, etc.). Of particular interest among enzymes derived from these organisms are polymerase enzymes that have been useful in the development of many molecular biology techniques, particularly PCR. Not only natural hyperthermophilic enzymes, but also denature thermostable enzymes with the highest temperature limit, giving them the property of low or low activity at room temperature, the same or similar to natural hyperthermophilic enzymes Characteristics, specifically, the same or similar temperature activity profile, ie, the highest temperature limit is high (eg,> 50 ° C,> 55 ° C, or> 60 ° C) and room temperature (or 30 ° C, 37 ° C) Or a lower temperature such as 40 ° C.) may form an enzyme that combines the characteristics of low or low activity. Such denatured polymerase enzymes include, for example, so-called “hot start” derivatives of Taq polymerase, which begin to be active at, for example, about 50 ° C. As used herein, the term “superthermophilic polymerase” includes not only the natural enzyme, but also all such modified derivatives, as well as derivatives of the natural hyperthermophilic polymerase enzyme. Particularly preferred hyperthermophilic enzymes for use in the methods of the present application include Pfu DNA polymerase, Pwo DNA polymerase, and derivatives thereof (eg, derivatives with sequence modifications) or variants. In certain embodiments, a hyperthermophilic polymerase is advantageous or preferred, but there is no need to use such an enzyme, and in other embodiments any hyperthermophilic or thermostable polymerase (which is stable at high temperatures) Any polymerase enzyme with a high maximum temperature limit), such as Taq polymerase, can be used.

他の実施形態では、近接プローブの核酸ドメイン(および/またはスプリントオリゴヌクレオチド)の伸張のためのポリメラーゼ活性は、3’ エキノヌクレアーゼ活性が最低限かまたはそれを有さない酵素、例えば、大腸菌由来のDNAポリメラーゼIIIのαサブユニット、DNAポリメラーゼIのクレノウexo(-)断片、Taqポリメラーゼ、Pfu(exo-)DNAポリメラーゼ、Pwo(exo-)DNAポリメラーゼ等によって提供され、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は別の存在物として、例えば、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む別の酵素として提供され得る。そのため、3’エキノヌクレアーゼ活性が最低限かまたはそれを有さないポリメラーゼ酵素は、超好熱性ポリメラーゼまたは熱安定性ポリメラーゼであり得る。さらなる実施形態では、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は複数の形体で、即ち、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む2つ以上の成分を、例えば、ポリメラーゼ酵素の一部として、またその主たる機能が3’エキノヌクレアーゼ活性である独立した酵素として提供され得る。本発明の一態様では、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分はエキノヌクレアーゼIである。 In other embodiments, the polymerase activity for extension of the nucleic acid domain (and / or splint oligonucleotide) of the proximity probe is from an enzyme with minimal or no 3 ′ echinonuclease activity, eg, from E. coli. A component comprising 3 ′ echinonuclease activity provided by α subunit of DNA polymerase III, Klenow exo (−) fragment of DNA polymerase I, Taq polymerase, Pfu (exo ) DNA polymerase, Pwo (exo ) DNA polymerase, etc. Can be provided as a separate entity, for example as a separate enzyme comprising 3 ′ echinonuclease activity. As such, the polymerase enzyme with minimal or no 3 ′ echinonuclease activity can be a hyperthermophilic polymerase or a thermostable polymerase. In a further embodiment, the component comprising 3 ′ echinonuclease activity is in multiple forms, ie two or more components comprising 3 ′ echinonuclease activity, for example as part of a polymerase enzyme and its main function is 3 'Can be provided as an independent enzyme that is echinonuclease activity. In one aspect of the invention, the component comprising 3 ′ echinonuclease activity is echinonuclease I.

3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は、近接プローブの核酸ドメインが相互作用した後、即ちデュプレックスを形成した後、核酸ドメインの伸張に必要な成分よりも先にまたは同時に試料に接触させることが有利である。この点に関して、近接プローブの核酸ドメインは、標的検体への結合に際して相互反応できるように、試料との接触に際して少なくとも部分的に一本鎖でなければならない。そのため、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分が、前記のデュプレックスの形成よりも前に存在(活性状態で存在)していた場合、全ての近接プローブのフリーで保護されていない3’末端を有する核酸ドメインは分解の影響を受け易くなり得る。それに対して、標的検体に結合した近接プローブの間でデュプレックスが一度形成されると、分解の対象となるのは結合していない近接プローブの核酸ドメインのみとなる。上記のように、標的検体に結合していないプローブは安定したデュプレックスを形成しないが、それらは他の結合していないプローブまたは試料の他の成分と相互作用することがあり、これらの相互作用は一過性(一時的)なものである可能性が高い。これは、これらのプローブの核酸ドメインが、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分のために利用可能な基質となることを意味する。   The component containing 3 ′ echinonuclease activity is advantageously contacted with the sample prior to or simultaneously with the components necessary for extension of the nucleic acid domain after the nucleic acid domains of the proximity probe interact, ie, form a duplex. is there. In this regard, the nucleic acid domain of the proximity probe must be at least partially single-stranded upon contact with the sample so that it can interact upon binding to the target analyte. Therefore, when a component containing 3 ′ echinonuclease activity is present (present in an active state) prior to the formation of the duplex, nucleic acids having free and unprotected 3 ′ ends of all adjacent probes Domains can be susceptible to degradation. On the other hand, once a duplex is formed between adjacent probes bound to the target analyte, only the nucleic acid domain of the unbound proximal probe is subject to degradation. As noted above, probes that are not bound to the target analyte do not form a stable duplex, but they may interact with other unbound probes or other components of the sample, and these interactions It is likely to be temporary (temporary). This means that the nucleic acid domains of these probes become available substrates for components that contain 3 'echinonuclease activity.

3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分を、核酸ドメインの伸張に必要な成分と同時に試料に接触させる場合、例えば、ポリメラーゼ酵素が3’エキノヌクレアーゼ活性を含む場合、伸張と分解とが同時に起こることになる。   When a component containing 3 ′ echinonuclease activity is contacted with the sample at the same time as a component necessary for nucleic acid domain extension, for example, if the polymerase enzyme contains 3 ′ echinonuclease activity, extension and degradation will occur simultaneously. .

3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分を、核酸ドメインの伸張に必要な成分よりも先に試料に接触させた場合、例えば、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む(が実質的なまたは検出可能なポリメラーゼ活性を含まない)独立した酵素を試料に接触させた場合は、伸張反応の前に、結合していないプローブのフリーで保護されていない3’末端を有する核酸ドメインが分解され、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分が不活化(例えば、除去、抑制、または変性)され得る。しかしながら、3’エキノヌクレアーゼ活性は伸張工程の間維持され得る。   When a component containing 3 ′ echinonuclease activity is contacted with the sample prior to the component required for nucleic acid domain extension, for example, it contains 3 ′ echinonuclease activity (but has substantial or detectable polymerase activity). When an independent enzyme (not included) is contacted with the sample, the nucleic acid domain with the free and unprotected 3 'end of the unbound probe is degraded prior to the extension reaction, resulting in 3' echinonuclease activity. Including components can be inactivated (eg, removed, inhibited, or modified). However, 3 'echinonuclease activity can be maintained during the extension process.

一実施形態において、増幅工程に必要な成分の分解を防ぐために、伸張生成物を増幅する工程の前に3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分が不活化される。「不活化」という用語は、例えば、熱によって同成分を抑制する、変性する、または試料から物理的に除去することを意味する。この点に関して、3’エキノヌクレアーゼ活性のみを不活化させればよい。   In one embodiment, components containing 3 'echinonuclease activity are inactivated prior to the step of amplifying the extension product to prevent degradation of the components required for the amplification step. The term “inactivation” means to suppress, denature or physically remove the same component from, for example, heat. In this regard, only the 3 'echinonuclease activity need be inactivated.

例えば、伸張生成物がPCRによって増幅される場合、標準の修飾されていないプライマー(フリーで保護されていない3’末端を有するもの)が、3’エキノヌクレアーゼの基質となり得る。この活性を不活化できなければ、これらのPCR試薬の分解がもたらされ、増幅は生じないかまたは制限され得る。   For example, if the extension product is amplified by PCR, a standard unmodified primer (having a free and unprotected 3 'end) can be a substrate for a 3' echinonuclease. Failure to inactivate this activity will result in degradation of these PCR reagents and amplification may not occur or be limited.

好ましい実施形態では、増幅反応用の試薬の一部または全てが3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分に接触させる前に、試料に加えられる。特に好ましい実施形態では、前記試薬が上記で定義の工程(b)および(c)の間に加えられる。あるいは、増幅反応用の試薬の一部または全てが、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分と時同じく、即ち同時に試料に加えられる。   In preferred embodiments, some or all of the reagents for the amplification reaction are added to the sample prior to contacting the component with 3 'echinonuclease activity. In a particularly preferred embodiment, the reagent is added during steps (b) and (c) as defined above. Alternatively, some or all of the reagents for the amplification reaction are added to the sample at the same time, i.e., simultaneously with the component containing 3 'echinonuclease activity.

一実施形態において、前記プライマーは、3’エキノヌクレアーゼ活性に対する耐性を持つように修飾された形で提供される。核酸分子または核酸分子内に含まれるヌクレオチドを修飾してエキノヌクレアーゼによる分解を防止することは当該技術では公知であり、保護された末端、例えば3’末端における1つ以上の残基の修飾が一般的に用いられる。本発明の方法では、3’エキノヌクレアーゼ活性からの保護に適した任意の修飾が用いられ得る。この点に関して、本発明で用いるプライマーは、その3’末端に少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むことが好ましい。例えば、前記修飾は、チオホスフェイト修飾ヌクレオチド、ロックド核酸ヌクレオチド(隔絶されたRNAヌクレオチド(inaccessible RNA nucleotide)、2’−OMe−CEホスホロアミダイト修飾ヌクレオチド、またはペプチド核酸ヌクレオチドからなるリストの1つ以上から選択され得る。   In one embodiment, the primer is provided in a modified form that is resistant to 3 'echinonuclease activity. Modification of nucleic acid molecules or nucleotides contained within nucleic acid molecules to prevent degradation by echinonucleases is known in the art, and modification of one or more residues at the protected end, eg, the 3 ′ end, is common Used. Any modification suitable for protection from 3 'echinonuclease activity may be used in the methods of the invention. In this regard, the primer used in the present invention preferably contains at least one modified nucleotide at its 3 'end. For example, the modification is one or more of the list consisting of thiophosphate modified nucleotides, locked nucleic acid nucleotides (inaccessible RNA nucleotides, 2′-OMe-CE phosphoramidite modified nucleotides, or peptide nucleic acid nucleotides) Can be selected.

本発明の方法の伸張生成物を増幅する工程では、(参照により本明細書に含まれるKaboev et al., 2000, Nuc. Acids Res., 28(21), pp. e94に記載の)「ホットスタート」プライマーを用いることが有利である。ホットスタートプライマーは、その5’末端および3’末端の相補領域によるステムループ構造を含むオリゴヌクレオチドプライマーである。この点に関して、前記プライマーは、標的配列(伸張生成物における特定の領域)に相補的であるように設計され、プライマーの5’末端に少なくとも5〜6個のヌクレオチドが加えられ、それらがプライマーの3’末端に相補的な配列を形成する。低温、例えば、反応の成分が混合される温度および/または伸張反応が実施される温度では、プライマーはステムループ構造を形成するため、伸張生成物の増幅のための効率的なプライマーとして作用することができない。しかしながら、PCRのアニーリング温度まで加熱した後では、前記プライマーはリニア構造を得るため、プライマー伸張(増幅)を開始することができる。ホットプライマーの使用は、PCRプライマーによる本発明の方法の近接プローブ間の相互反応の妨害を防止し、前記プライマーを3’エキノヌクレアーゼ活性からさらに保護すると考えられる。   In the step of amplifying the extension product of the method of the invention, the “hot” (described in Kaboev et al., 2000, Nuc. Acids Res., 28 (21), pp. E94, incorporated herein by reference) It is advantageous to use a “start” primer. The hot start primer is an oligonucleotide primer containing a stem loop structure with complementary regions at its 5 'end and 3' end. In this regard, the primer is designed to be complementary to the target sequence (a specific region in the extension product) and at least 5-6 nucleotides are added to the 5 ′ end of the primer, which are A complementary sequence is formed at the 3 ′ end. At low temperatures, for example, the temperature at which the components of the reaction are mixed and / or the temperature at which the extension reaction is performed, the primer forms a stem-loop structure and therefore acts as an efficient primer for extension product extension. I can't. However, after heating to the annealing temperature of PCR, primer extension (amplification) can be initiated to obtain a linear structure of the primer. It is believed that the use of hot primers prevents the PCR primer from interfering with the interaction between adjacent probes of the method of the invention and further protects the primer from 3 'echinonuclease activity.

本明細書において、「増幅する」または「増幅された」という用語は、概して、試料中の標的検体の存在を知らせる手段として、アッセイにおける伸張生成物またはその一部の複製の数を増やす任意の手段を含むものとして用いられている。例えば、当該技術において知られている任意の増幅手段、例えば、PCR、LCR、RCA、MDA等が本発明の方法で利用され得る。試料中の標的検体が多量がどうかに応じて、伸張生成物の濃度が2倍となるように、即ち、増幅の前に存在した複製の数の2倍となるように、伸張生成物またはその一部を増幅することが必要になり得る。あるいは、複製の数を数桁倍増加させることが好ましい場合がある。いくつかの実施形態では、増幅によって、試料中の伸張生成物またはその一部の量が元の量の少なくとも2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、15倍、20倍、50倍、または75倍となる。さらに好ましい実施形態では、試料中の伸張生成物またはその一部の量が元の量の少なくとも102倍、103倍、104倍、105倍、106倍、107倍、108倍、109倍、1010倍等になるように伸張生成物を増幅することが好ましい場合がある。 As used herein, the terms “amplify” or “amplified” generally refer to any number that increases the number of replicas of an extension product or portion thereof in an assay as a means of signaling the presence of a target analyte in a sample. It is used as including means. For example, any amplification means known in the art such as PCR, LCR, RCA, MDA, etc. can be utilized in the methods of the present invention. Depending on whether the amount of target analyte in the sample is large, the extension product or its product is so that the concentration of the extension product is doubled, i.e. twice the number of replicas present before amplification. It may be necessary to amplify a portion. Alternatively, it may be preferable to increase the number of replicas by several orders of magnitude. In some embodiments, amplification results in an amount of extension product or portion thereof in the sample that is at least 2-fold, 3-fold, 4-fold, 5-fold, 6-fold, 7-fold, 8-fold, 9-fold of the original amount. Double, 10 times, 15 times, 20 times, 50 times, or 75 times. In a further preferred embodiment, the amount of extension product or part thereof in the sample is at least 10 2 times, 10 3 times, 10 4 times, 10 5 times, 10 6 times, 10 7 times, 10 7 times 10 8 times the original amount. It may be preferable to amplify the extension product to be 10 times, 10 9 times, 10 10 times, etc.

試料が標的検体を含むか否かを確認するために、伸張性生物の全てを伸張する必要がないことが分かる。伸張反応が生じる前に試料中に存在していなかった伸張生成物の一部のみを増幅する必要がある。例えば、伸張生成物は事実上2つの部位、即ち、近接プローブ(またはスプリント)の核酸ドメインを構成していたヌクレオチド配列を含む第1の「古い」部位(既存部位)と、鋳型伸長反応によって生成されたヌクレオチド配列を含む第2の「新しい」部位(伸長部位)とを含む。第2の「新しい」または「伸長」部位の検出によって、標的検体の検出が可能となる。即ち、もし検体が存在しなければ伸長は起こらないため、「新しい」または「伸長」部位が存在することはない。そのため、本発明の好ましい態様では、伸長生成物を増幅する工程は、伸長生成物の伸長部位の一部分を増幅することを含む。   It can be seen that it is not necessary to extend all of the extensible organisms to see if the sample contains the target analyte. Only a portion of the extension product that was not present in the sample before the extension reaction occurred needs to be amplified. For example, the extension product is produced by a template extension reaction with two sites in effect, a first “old” site (existing site) containing the nucleotide sequence that comprised the nucleic acid domain of the proximal probe (or splint). And a second “new” site (extension site) containing the rendered nucleotide sequence. Detection of the second “new” or “extension” site allows detection of the target analyte. That is, if no analyte is present, elongation will not occur, so there is no “new” or “elongation” site. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the step of amplifying the extension product comprises amplifying a portion of the extension site of the extension product.

伸長部位の一部分は、試料中に存在する他の配列と区別できるように十分な大きさを有している必要がある。事実上、伸長生成物の伸長部位の前記部分は、標的検体の存在に対応する独自の識別子または信号として作用する。そのため、さもなければ試料中に存在しないヌクレオチド配列を前記部分が含む場合、試料中の標的検体の存在および数を知らせるには、その配列を増幅すれば十分である。   A portion of the extension site must be large enough to be distinguishable from other sequences present in the sample. In effect, the portion of the extension site of the extension product acts as a unique identifier or signal corresponding to the presence of the target analyte. Thus, if the portion contains a nucleotide sequence that would otherwise not be present in the sample, it is sufficient to amplify that sequence to inform the presence and number of target analytes in the sample.

そのため、前記部分は、少なくとも8、好ましくは少なくとも9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20個のヌクレオチドを含み得る。伸長生成物の伸長部位の部分は、一般的には約8〜約1000ヌクレオチド長の範囲内にあり得る。特定の実施形態では、それらは、約8〜約250ヌクレオチド長を含む約8〜約500ヌクレオチド長の範囲、例えば、約12〜約150ヌクレオチド長、約14〜約130ヌクレオチド長、約16〜約110ヌクレオチド長、約8〜約90ヌクレオチド長、約12〜約80ヌクレオチド長、約14〜約75ヌクレオチド長、約16〜約70ヌクレオチド長、約16〜約60ヌクレオチド長等の約8〜約160ヌクレオチド長の範囲にあり得る。特定の代表的な実施形態では、伸長生成物の伸長部位は、約10〜約80ヌクレオチド長、約12〜約75ヌクレオチド長、約14〜約70ヌクレオチド長、約34〜約60ヌクレオチド長の範囲、およびそれらの範囲間の任意の長さであり得る。   Thus, said portion may comprise at least 8, preferably at least 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 nucleotides. The portion of the extension site of the extension product can generally be in the range of about 8 to about 1000 nucleotides in length. In certain embodiments, they range from about 8 to about 500 nucleotides in length, including from about 8 to about 250 nucleotides in length, such as from about 12 to about 150 nucleotides in length, from about 14 to about 130 nucleotides in length, from about 16 to about About 8 to about 160, such as 110 nucleotides long, about 8 to about 90 nucleotides long, about 12 to about 80 nucleotides long, about 14 to about 75 nucleotides long, about 16 to about 70 nucleotides long, about 16 to about 60 nucleotides long, etc. Can be in the range of nucleotide lengths. In certain exemplary embodiments, the extension site of the extension product ranges from about 10 to about 80 nucleotides in length, from about 12 to about 75 nucleotides in length, from about 14 to about 70 nucleotides in length, from about 34 to about 60 nucleotides in length. , And any length between those ranges.

伸長生成物全体、即ち既存部位と伸長部位の双方が増幅され得ることが予見されるが、増幅生成物は、伸長生成物の伸長部位の少なくとも一部を含んでいれば十分である。本発明の一態様では、プライマーは、伸張生成物の伸長部位の部分の何れかの側に配置され、その部分が、例えばPCRによって増幅されるように設計され、(伸長生成物の前記部分を含む)増幅生成物が下記のように検出され得る。本発明の他の態様では、伸長生成物の伸長部位の前記部分は、例えば、(本明細書の他の箇所に記載の)環状オリゴヌクレオチド(circular oligonucleotide)を形成するパッドロックプローブのライゲーションの鋳型を形成して、例えば、ローリングサークル増幅(RCA)によるその配列の増幅によって、伸長生成物の伸長部位の前記部分に対応する配列の複製を複数含む増幅生成物がもたらされ得る。伸長生成物、より具体的にはその一部がこのようにして増幅され得る。あるいは、またはそれに加えて、伸長生成物の伸長部位の前記部分は、伸長生成物の伸長部位に相補的な配列を含む環状オリゴヌクレオチドをローリングサークル増幅するためのプライマーとして作用し得る。上記のように、得られた生成物は、伸長生成物の伸長部位の前記部分に対応し、下記の様に検出され得る配列の複製を複数含み得る。そのため、本実施形態では、伸長生成物、より具体的にはその一部も増幅される。   Although it is foreseen that the entire extension product, i.e., both the existing site and the extension site, can be amplified, it is sufficient that the amplification product includes at least a portion of the extension site of the extension product. In one aspect of the invention, the primer is placed on either side of the extension site portion of the extension product, and that portion is designed to be amplified, for example by PCR, (with said portion of the extension product (Including) amplification products can be detected as follows. In another aspect of the invention, the portion of the extension site of the extension product is a template for ligation of a padlock probe that forms, for example, a circular oligonucleotide (as described elsewhere herein). And amplification of that sequence, for example by rolling circle amplification (RCA), can result in an amplification product comprising multiple copies of the sequence corresponding to said portion of the extension site of the extension product. The extension product, more specifically a portion thereof, can be amplified in this way. Alternatively, or in addition, said portion of the extension site of the extension product can act as a primer for rolling circle amplification of a circular oligonucleotide comprising a sequence complementary to the extension site of the extension product. As described above, the resulting product may correspond to the portion of the extension site of the extension product and contain multiple copies of the sequence that can be detected as described below. Therefore, in this embodiment, the extension product, more specifically, a part thereof is also amplified.

「スプリント」オリゴヌクレオチドが伸長される実施形態では、増幅のための、好ましくはローリングサークル増幅のための鋳型を提供するために、その伸長オリゴヌクレオチドが環状化(circularize)され得る。これらの実施形態では、伸長オリゴヌクレオチドの3’末端(伸長末端)が、伸長オリゴヌクレオチドの5’末端(非伸長末端)に連結され、そのライゲーションは、本明細書の他の箇所に記載の任意の好適な手段により実現可能である。特に好ましい実施形態では、ライゲーション反応はテンプレートライゲーションであり、伸長オリゴヌクレオチドの3’末端および5’末端が、核酸分子、例えば、伸長オリゴヌクレオチドの3’末端と5’末端との間で「スプリント」または「分子ブリッジ」として作用させるために反応に加えられる(本明細書の他の箇所で定義の)オリゴヌクレオチドにハイブリダイズすることによって互いに近づけられる。伸長オリゴヌクレオチドの末端が「スプリント」核酸分子にハイブリダイズする際に、それらの末端は、例えばリガーゼ酵素の活性によって連結されて、伸長生成物の伸長部位を含む環状オリゴヌクレオチドを形成し得る。そのため、例えばローリングサークル増幅による前記環状オリゴヌクレオチドの増幅によって、伸長生成物の増幅がもたらされる。この場合、増幅生成物は、伸長生成物の伸長部位の相補体である配列を含む。そのため、環状化オリゴヌクレオチドの増幅によって、伸長生成物の間接的な増幅がもたらされる。   In embodiments in which the “sprint” oligonucleotide is extended, the extended oligonucleotide can be circularized to provide a template for amplification, preferably for rolling circle amplification. In these embodiments, the 3 ′ end (extension end) of the extension oligonucleotide is linked to the 5 ′ end (non-extension end) of the extension oligonucleotide, and the ligation is any of those described elsewhere herein. It can be realized by any suitable means. In a particularly preferred embodiment, the ligation reaction is template ligation and the 3 ′ and 5 ′ ends of the extension oligonucleotide are “sprinted” between the 3 ′ and 5 ′ ends of the nucleic acid molecule, eg, the extension oligonucleotide. Alternatively, they are brought close together by hybridizing to oligonucleotides (as defined elsewhere) that are added to the reaction to act as “molecular bridges”. When the ends of the extension oligonucleotide hybridize to the “sprint” nucleic acid molecule, the ends can be joined, for example, by the activity of a ligase enzyme, to form a circular oligonucleotide that includes the extension site of the extension product. Thus, for example, amplification of the circular oligonucleotide by rolling circle amplification results in amplification of the extension product. In this case, the amplification product includes a sequence that is the complement of the extension site of the extension product. Thus, amplification of the circularized oligonucleotide results in indirect amplification of the extension product.

上記から、伸長生成物の伸長部位は比較的少数のヌクレオチドを含んでいればよいことが分かる。さらに、伸長生成物の最大の大きさは、伸長生成物の鋳型として作用する近接プローブの核酸ドメインの大きさおよび/またはスプリントオリゴヌクレオチド(下記で規定)の大きさによって左右される。伸長生成物は、核酸ドメインおよび/または伸長生成物の鋳型として作用するスプリントオリゴヌクレオチドの完全なまたは部分的な伸長によってもたらされ得る。即ち、伸長反応によって、鋳型核酸の末端まで伸長された伸長生成物がもたらされ得るか、または伸長反応で、伸張生成物が鋳型核酸の部分的に相補的な鎖のみとなるような条件が用いられ得る。   From the above, it can be seen that the extension site of the extension product only needs to contain a relatively small number of nucleotides. Furthermore, the maximum size of the extension product depends on the size of the nucleic acid domain of the proximal probe and / or the size of the splint oligonucleotide (defined below) that acts as a template for the extension product. The extension product can be provided by full or partial extension of a splint oligonucleotide that acts as a template for the nucleic acid domain and / or extension product. That is, the extension reaction can result in an extension product that has been extended to the end of the template nucleic acid, or the extension reaction can result in only a partially complementary strand of the template nucleic acid. Can be used.

本明細書では、「検出する」または「検出される」という用語が、検体の存在(即ち、それが存在しているか否か)を特定する任意の手段または検体を測定する任意の形態を含むものとして広く用いられている。本発明の方法では、伸張生成物を増幅し(伸張生成物に基づく、または由来する、またはそれを用いて生成される生成物を増幅することも含む)、その増幅生成物を検出することによって、検体が間接的に検出される。そのため、検体を検出することは、上記で定義した増幅生成物を検出することと同義であり、本明細書ではこれらの用語が互換的に用いられている。   As used herein, the term “detect” or “detected” includes any means for determining the presence of an analyte (ie, whether it is present) or any form of measuring an analyte. Widely used as a thing. In the methods of the invention, by amplifying the extension product (including amplifying the product based on or derived from or using the extension product) and detecting the amplification product , The specimen is indirectly detected. Therefore, detecting the sample is synonymous with detecting the amplification product defined above, and these terms are used interchangeably in this specification.

そのため、「検出する」は、検体の有無、または量、または場所を、特定する、測定する、評価する、または分析するためのあらゆることを含み得る。半定量を含む、定量および定性試験、測定、または評価が含まれる。そのような試験、測定、または評価は、例えば、2つ以上の異なる検体が試料中で検出された場合は相対的であってもよく、または絶対的であってもよい。そのようなことから、試料中の標的検体を定量化する文脈で「定量」という用語が用いられる場合、それは絶対定量または相対定量を意味し得る。絶対定量は、既知の濃度の1つ以上のコントロール検体を含めることおよび/または既知のコントロール検体を用いて標的検体の検出レベルを参照することにより(例えば、標準カーブを生成するにより)実現し得る。他方、相対定量は、2つ以上の異なる標的検体の検出レベルまたは量を比較して、前記2つ以上の異なる検体のそれぞれ、即ち、互いに相対的な相対定量を得ることにより実現し得る。   As such, “detecting” can include anything to identify, measure, evaluate, or analyze the presence, quantity, or location of an analyte. Includes quantitative and qualitative testing, measurement, or evaluation, including semi-quantitative. Such a test, measurement, or evaluation may be relative, or absolute, for example, when two or more different analytes are detected in the sample. As such, when the term “quantification” is used in the context of quantifying a target analyte in a sample, it can mean absolute or relative quantification. Absolute quantification can be achieved by including one or more control analytes of known concentration and / or referencing the detection level of the target analyte using the known control analyte (eg, by generating a standard curve). . On the other hand, relative quantification can be achieved by comparing the detection levels or amounts of two or more different target analytes to obtain a relative quantification relative to each of the two or more different analytes, i.e. to each other.

「検体」は、本発明の方法によって検出することが望まれる任意の物質(例えば、分子)または実在物であり得る。検体は、本発明のアッセイ法の「標的」である。従って、検体は、検出することが望まれ得る任意の生体分子または化学化合物、例えば、ペプチドもしくはタンパク質、または核酸分子もしくは有機分子および無機分子を含む小分子であり得る。検体は、ウイルス、またはその断片もしくは生成物を含む細胞または微生物であり得る。従って、検体は、それに対して特定の結合パートナー(例えば、親和性結合パートナー)を作製することのできる任意の物質または実在物であり得ることが分かる。検体には、少なくとも2つの結合パートナー(より具体的には、少なくとも2つの近接プローブの検体結合ドメイン)を同時に結合させることができることだけが求められる。本発明のアッセイ等の近接プローブを使用するアッセイは、タンパク質またはポリペプチドの検出にとりわけ有用であることが分かっている。そのため、検体としてとりわけ対象になるものとしては、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、プリオン、またはタンパク質成分またはポリペプチド成分等やその断片を含む任意の分子等のタンパク様分子が挙げられる。本発明の特に好ましい実施形態では、検体が完全にまたは部分的にタンパク様分子である。検体は、単一分子、または2つ以上の分子サブユニット(それらは互いに共有結合していても、またはしていなくてもよく、また同じであっても異なっていてもよい)を含む複合体であり得る。よって、細胞または微生物に加えて、そのような複合体検体もタンパク質複合体であり得る。そのため、そのような複合体は、ホモマルチマーまたはヘテロマルチマーであり得る。分子、例えばタンパク質の集合体、例えば、同一のタンパク質または異なるタンパク質の集合体も標的検体となり得る。検体は、DNAまたはRNA等の核酸分子と、タンパク質またはペプチドとの複合体でもあり得る。とりわけ対象となるものとしては、例えば、転写因子等の調節因子と、DNAまたはRNAの相互作用等のタンパク質と核酸との相互作用であり得る。   An “analyte” can be any substance (eg, molecule) or entity that is desired to be detected by the methods of the present invention. The analyte is the “target” of the assay method of the present invention. Thus, an analyte can be any biomolecule or chemical compound that it may be desired to detect, such as a peptide or protein, or a small molecule including nucleic acid molecules or organic and inorganic molecules. The specimen can be a cell or a microorganism containing a virus, or a fragment or product thereof. Thus, it will be appreciated that an analyte can be any substance or entity that is capable of producing a specific binding partner (eg, an affinity binding partner) thereto. The analyte is only required to be able to bind at least two binding partners (more specifically, the analyte binding domains of at least two proximity probes) at the same time. Assays that use proximity probes, such as the assays of the present invention, have been found to be particularly useful for the detection of proteins or polypeptides. Therefore, what is of particular interest as a specimen includes protein-like molecules such as peptides, polypeptides, proteins, prions, or any molecule containing a protein component or polypeptide component, or fragments thereof. In particularly preferred embodiments of the invention, the analyte is completely or partially a proteinaceous molecule. The analyte is a single molecule, or a complex comprising two or more molecular subunits, which may or may not be covalently linked to each other, and may be the same or different. It can be. Thus, in addition to cells or microorganisms, such complex analytes can also be protein complexes. As such, such complexes can be homomultimers or heteromultimers. A molecule, eg, a collection of proteins, eg, the same protein or a collection of different proteins, can also be a target analyte. The analyte can also be a complex of a nucleic acid molecule such as DNA or RNA and a protein or peptide. Of particular interest is, for example, the interaction between a regulatory factor such as a transcription factor and a protein and nucleic acid such as the interaction of DNA or RNA.

全ての生体試料および臨床試料、例えば、生体の任意の細胞試料もしくは組織試料、またはそれに由来する任意の体液もしくは調製物、および細胞インキュベート物、細胞調製物、細胞溶解物等の試料が含まれる。環境試料、例えば土壌試料および水試料、または食品試料も含まれる。試料は、新たに調製したものでもよいし、任意の簡便な方法、例えば貯蔵により予め処理されたものであってもよい。   All biological and clinical samples are included, for example, any cell or tissue sample of a living organism, or any body fluid or preparation derived therefrom, and samples such as cell incubations, cell preparations, cell lysates. Also included are environmental samples such as soil and water samples, or food samples. The sample may be freshly prepared, or may be pre-treated by any convenient method such as storage.

そのため、代表的な試料は、生体分子を含み得る任意の物質、または例えば、食品および近縁製品、臨床試料および環境試料を含む任意の他の所望の検体または標的検体を含み得る。試料は、全ての原核細胞または真核細胞、ウイルス、バクテリオファージ、マイコプラズマ、プロトプラスト、およびオルガネラを含む、任意のウイルス性物質またはセルラーマテリアルを含み得る生体試料であり得る。よって、そのような生体物質は、全ての種類の哺乳動物および非哺乳動物の細胞、植物細胞、藍藻類を含む藻類、菌類、バクテリア、原虫等を含み得る。そのため、代表的な試料は、全血、および血漿、血清ならびにバッフィーコート等の血液由来の生成物、血球、尿、大便、髄液、またはその他の体液(例えば、気道分泌物、唾液、母乳等)、生体組織、バイオプシー、細胞インキュベート物、細胞懸濁液、培養上清、細胞インキュベート物成分の他の試料等を含む。試料は、任意の簡便な方法または所望の方法、例えば、細胞分解または精製、検体の分離等によって予め処理して、本発明の方法に供してもよい。   As such, a representative sample can include any material that can include biomolecules, or any other desired or target analyte including, for example, food and related products, clinical samples, and environmental samples. The sample can be a biological sample that can contain any viral or cellular material, including all prokaryotic or eukaryotic cells, viruses, bacteriophages, mycoplasma, protoplasts, and organelles. Thus, such biological materials can include all types of mammalian and non-mammalian cells, plant cells, algae including cyanobacteria, fungi, bacteria, protozoa and the like. Therefore, typical samples are whole blood and blood-derived products such as plasma, serum and buffy coat, blood cells, urine, stool, spinal fluid, or other body fluids (eg, airway secretions, saliva, breast milk, etc. ), Biological tissue, biopsy, cell incubate, cell suspension, culture supernatant, other samples of cell incubate components, and the like. The sample may be processed in advance by any convenient or desired method, such as cell degradation or purification, sample separation, and the like, and then used for the method of the present invention.

本発明の方法で用いるための近接プローブは、検体結合ドメインと核酸ドメインとを含み、事実上、それらは(検体結合ドメインを介して)検体に結合する検出プローブであり、前記結合の際にプローブの核酸ドメインの間で起こる相互作用を検出する手段により、(検体を検出するために)そのような結合が検出され得る。従って、プローブは、検体に対する核酸タグ化アフィニティーリガンドまたは核酸タグ化結合パートナーとしてみなすことができ、この場合、検体結合ドメインが親和性結合パートナーであり、核酸ドメインが核酸タグである。核酸ドメインは検体結合ドメインに連結されており、この「連結」または接続は、当該技術において知られている所望のまたは簡便な任意の手段によるものでよく、直接であっても、または例えば連結基を介した間接的なものであってもよい。例えば、前記ドメインは、共有結合により(例えば、化学架橋)、または非共有の会合、例えばストレプトアビジン―ビオチンを用いた連結(一方のドメインにビオチンを設け、他方にストレプトアビジンを設ける)により互いに連結されていてもよい。   Proximity probes for use in the methods of the present invention comprise an analyte binding domain and a nucleic acid domain, which are in effect detection probes that bind to the analyte (via the analyte binding domain) and probe upon said binding Such binding can be detected (in order to detect the analyte) by means of detecting the interaction that takes place between the two nucleic acid domains. Thus, a probe can be viewed as a nucleic acid tagged affinity ligand or nucleic acid tagged binding partner for an analyte, where the analyte binding domain is an affinity binding partner and the nucleic acid domain is a nucleic acid tag. The nucleic acid domain is linked to the analyte binding domain, and this “linkage” or connection may be by any desired or convenient means known in the art, either directly or, for example, a linking group. It may be an indirect one via. For example, the domains are linked to each other by covalent bonds (eg, chemical cross-linking) or by non-covalent association, eg, streptavidin-biotin linkage (biotin in one domain and streptavidin in the other) May be.

検体結合ドメインは、標的検体にとっての任意の結合パートナーであってもよく、また、直接または間接的な結合パートナーであってもよい。そのため、検体結合ドメインは、標的検体に直接結合するか、または標的検体に結合する結合パートナーまたは中間分子を介して間接的に結合してもよく、その場合、検体結合ドメインは前記中間分子(結合パートナー)に結合する。特に、検体結合ドメインまたは中間結合パートナーは、検体に対して特異的な結合パートナーである。結合パートナーは、その標的、例えば標的検体に結合可能な任意の分子または実在物であり、特異性の結合パートナーは、その標的(例えば標的検体)に特異的に結合可能なもの、即ち、同結合パートナーは、試料中の他の成分に対してよりも、標的(例えば検体)に対して高い親和性および/または特異性で結合する。そのため、標的検体への結合は、非標的検体への結合とは区別され得る。特異性の結合パートナーは非標的検体に結合しないか、もし結合しても、それは取るに足らない程度か、それを検出できないか、またはそのような非特異性の結合が起こってもそれは区別可能であり得る。標的検体とその結合パートナーとの結合は、一般には非共有性である。   The analyte binding domain may be any binding partner for the target analyte, and may be a direct or indirect binding partner. Thus, the analyte binding domain may bind directly to the target analyte or indirectly through a binding partner or intermediate molecule that binds to the target analyte, in which case the analyte binding domain is bound to the intermediate molecule (binding Partner). In particular, the analyte binding domain or intermediate binding partner is a binding partner specific for the analyte. A binding partner is any molecule or entity that can bind to its target, eg, a target analyte, and a specific binding partner is one that can specifically bind to that target (eg, a target analyte), ie, the same binding. The partner binds with higher affinity and / or specificity to the target (eg, analyte) than to other components in the sample. As such, binding to a target analyte can be distinguished from binding to a non-target analyte. A specific binding partner does not bind to a non-target analyte, or if it binds, it is insignificant, cannot be detected, or can be distinguished if such non-specific binding occurs It can be. The binding between the target analyte and its binding partner is generally non-covalent.

検体結合ドメインは、標的検体に高い結合親和性を有するように選択され得る。高い結合親和性とは、結合親和性が少なくとも約10-4M、通常少なくとも10-6M以上、例えば10-9M以上であることを意味する。検体結合ドメインは、それが近接プローブの一部として存在する場合に、標的タンパク質への結合親和性が前記の要件を満たすものであれば、様々な異なる種類の分子の任意のものであってよい。他の実施形態では、検体結合ドメインは、その標的検体への親和性が中程度かそれよりも低い、例えば約10-4未満のリガンドであり得る。 The analyte binding domain can be selected to have a high binding affinity for the target analyte. High binding affinity means that the binding affinity is at least about 10 −4 M, usually at least 10 −6 M or more, such as 10 −9 M or more. The analyte binding domain can be any of a variety of different types of molecules, provided that the binding affinity to the target protein meets the above requirements when it is present as part of a proximity probe. . In other embodiments, the analyte binding domain can be a ligand with moderate or lower affinity for its target analyte, eg, less than about 10 −4 .

検体結合ドメインは、小分子リガンドまたは大分子リガンドであり得る。小分子リガンドとは、その大きさが約50〜約10,000ダルトン、一般的に約50〜約5,000ダルトン、より一般的に約100〜約1,000ダルトンの範囲のリガンドを意味する。大分子とは、その大きさが、分子量で約10,000ダルトン以上の範囲のリガンドを意味する。   The analyte binding domain can be a small molecule ligand or a large molecule ligand. By small molecule ligand is meant a ligand whose size ranges from about 50 to about 10,000 daltons, generally from about 50 to about 5,000 daltons, more typically from about 100 to about 1,000 daltons. . By large molecule is meant a ligand whose size ranges from about 10,000 daltons or more in molecular weight.

小分子は、要求される親和性で標的検体と結合可能な任意の分子、および結合部またはその断片であり得る。概して、小分子は、対象となる標的検体に結合可能な有機小分子である。小分子は、標的検体との構造的な相互作用に必要な1つ以上の官能基、例えば、疎水相互反応、親水相互反応、静電相互反応、または共有相互作用に必要な基を含む。標的検体がタンパク質である場合、小分子リガンドは、水素結合、疎水−親水相互反応、静電相互反応等のタンパク質との構造的な相互反応に必要な官能基を含み、少なくともアミン基、アミド基、スルフィドリル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、またはカルボキシル基、好ましくは前記官能化学基のうちの少なくとも2つを一般的に含む。小分子は、その小分子の標的検体に結合する能力が実質的に悪影響を受けることなく、近接プローブの核酸ドメインとの共有連結に加わるかおよび/またはその際に修飾され得る領域も含み得る。   Small molecules can be any molecule that can bind to a target analyte with the required affinity, and binding moieties or fragments thereof. In general, small molecules are small organic molecules that can bind to a target analyte of interest. Small molecules include one or more functional groups necessary for structural interaction with the target analyte, such as groups required for hydrophobic interactions, hydrophilic interactions, electrostatic interactions, or covalent interactions. When the target analyte is a protein, the small molecule ligand contains functional groups necessary for structural interaction with the protein such as hydrogen bonding, hydrophobic-hydrophilic interaction, electrostatic interaction, etc., and at least an amine group, an amide group , Sulfhydryl groups, carbonyl groups, hydroxyl groups, or carboxyl groups, preferably generally containing at least two of said functional chemical groups. Small molecules can also include regions that can participate in and / or be modified in covalent linkage with the nucleic acid domain of the proximal probe without substantially adversely affecting the ability of the small molecule to bind to the target analyte.

概して、小分子アフィニティーリガンドは、上記の官能基の1つ以上で置換された環状炭素構造または複素環状構造および/または芳香構造またはポリ芳香構造を含む。ペプチド、糖類、脂肪酸、ステロイド、プリン類、ピリミジン、その誘導体、構造類似体、またはその組み合わせを含む、生体分子の中にある構造も、対象となる小分子である。そのような化合物が、対象となるものを特定するためにスクリーニングされ、様々な異なるスクリーニングプロトコルが当該技術において知られている。   In general, small molecule affinity ligands include cyclic carbon or heterocyclic structures and / or aromatic or polyaromatic structures substituted with one or more of the above functional groups. Structures within biomolecules, including peptides, saccharides, fatty acids, steroids, purines, pyrimidines, derivatives, structural analogs, or combinations thereof are also small molecules of interest. Such compounds are screened to identify those of interest, and a variety of different screening protocols are known in the art.

小分子は、合成または天然の化合物のライブラリを含む、広範なソースから取得され得る天然の化合物または合成の化合物に由来し得る。広範な有機化合物および生体分子をランダム合成および直接合成(directed synthesis)するのに、数多くの手段が利用可能であり、それには、ランダム化オリゴヌクレオチドおよびランダム化オリゴペプチドの調製が含まれる。あるいは、細菌、真菌、植物、および動物抽出物の形体の天然の化合物のライブラリが利用可能であるか、または容易に製造される。さらに、天然のまたは合成により生成されたライブラリおよび化合物は、従来の化学的、物理的、および生化学的手段により容易に修飾でき、それらは、コンビナトリアルライブラリを生成するために用いられ得る。公知の小分子を、アシル化、アルキル化、エステル化、アミド化等の直接またはランダム化学修飾して構造類似体を生成してもよい。   Small molecules can be derived from natural or synthetic compounds that can be obtained from a wide variety of sources, including libraries of synthetic or natural compounds. Numerous means are available for random and directed synthesis of a wide range of organic compounds and biomolecules, including the preparation of randomized oligonucleotides and randomized oligopeptides. Alternatively, libraries of natural compounds in the form of bacterial, fungal, plant, and animal extracts are available or readily produced. Furthermore, natural or synthetically generated libraries and compounds can be readily modified by conventional chemical, physical, and biochemical means, and they can be used to generate combinatorial libraries. Known small molecules may be directly or randomly chemically modified, such as acylation, alkylation, esterification, amidation, etc., to produce structural analogs.

そのようなことから、前記小分子は、コンビナトリアルな手段から生成される化合物のライブラリ、即ち、化合物多様性コンビナトリアルライブラリ(compound diversity combinatorial library)を含む、天然のまたは合成の分子のライブラリから取得され得る。そのようなライブラリから取得された場合、利用される小分子は、簡便な結合アフィニティーアッセイにおいて、標的タンパク質に対してある程度望ましい親和性を示す。コンビナトリアルライブラリ、並びにそれらの製造方法およびスクリーニング方法は当該技術において知られており、米国特許第5,741,713号、米国特許第5,734,018号、米国特許第5,731,423号、米国特許第5,721,099号、米国特許第5,708,153号、米国特許第5,698,673号、米国特許第5,688,997号、米国特許第5,688,696号、米国特許第5,684,711号、米国特許第5,641,862号、米国特許第5,639,603号、米国特許第5,593,853号、米国特許第5,574,656号、米国特許第5,571,698号、米国特許第5,565,324号、米国特許第5,549,974号、米国特許第5,545,568号、米国特許第5,541,061号、米国特許第5,525,735号、米国特許第5,463,564号、米国特許第5,440,016号、米国特許第5,438,119号、米国特許第5,223,409号に記載されており、これらの開示は、参照により本明細書に含まれる。   As such, the small molecule may be obtained from a library of natural or synthetic molecules, including a library of compounds generated from combinatorial means, ie, a compound diversity combinatorial library. . When obtained from such libraries, the small molecules utilized exhibit some desirable affinity for the target protein in a simple binding affinity assay. Combinatorial libraries and methods for their production and screening are known in the art and are described in US Pat. No. 5,741,713, US Pat. No. 5,734,018, US Pat. No. 5,731,423, U.S. Patent No. 5,721,099, U.S. Patent No. 5,708,153, U.S. Patent No. 5,698,673, U.S. Patent No. 5,688,997, U.S. Patent No. 5,688,696, U.S. Patent No. 5,684,711, U.S. Patent No. 5,641,862, U.S. Patent No. 5,639,603, U.S. Patent No. 5,593,853, U.S. Patent No. 5,574,656, US Patent 5,571,698, US Patent 5,565,324, US Patent 5,549,974, US Patent 5,545,568, US Patent 5,5 No. 1,061, US Pat. No. 5,525,735, US Pat. No. 5,463,564, US Pat. No. 5,440,016, US Pat. No. 5,438,119, US Pat. No. 223,409, the disclosures of which are hereby incorporated by reference.

検体結合ドメインは、大分子でもあり得る。大分子検体結合ドメインとしてとりわけ対象となるのは、抗体ならびにその結合断片、誘導体、または模倣物である。抗体が検体結合ドメインの場合、それらは、特異性が異なる抗体の異種集団(heterogeneous population)が同じタグ化核酸でそれぞれ「タグ化」されるようにしたポリクロナール組成物に由来するものであっても、標的検体に同じ特異性を有する同一抗体の同種集団(homogeneous population)のそれぞれが同じタグ核酸にタグ化されたモノクロナール組成物に由来してもよい。そのようなことから、検体結合ドメインは、モノクロナール抗体またはポリクロナール抗体のいずれかであり得る。さらに別の実施形態では、アフィニティーリガンドは、抗体結合断片、その誘導体または模倣物であり、これらの断片、誘導体、および模倣物は、標的検体に対して必要な結合親和性を有する。例えば、Fv、F(ab)2、およびFab等の抗体断片は、無傷のタンパク質(intact protein)の切断、例えば、プロテアーゼ切断又は化学切断により調製され得る。一本鎖抗体もしくはscFvs、またはキメラ抗体もしくはCDRグラフト抗体等の組み替えまたは合成により生成された抗体断片または誘導体も対象となり、そのような組み替えまたは合成により生成された抗体断片は、上記抗体の結合特性を維持している。そのような抗体断片または誘導体は、対象抗体の結合特性を維持するために、少なくとも対象抗体のVHおよびVLドメインを通常含む。本発明のそのような抗体断片、誘導体、または模倣物は、米国特許第5,851,829号および5,965,371号(それらの開示は、参照により本明細書に含まれる)に開示の方法論等の任意の簡便な方法論を用いて容易に調製され得る。 The analyte binding domain can also be a large molecule. Of particular interest as large molecule analyte binding domains are antibodies and binding fragments, derivatives, or mimetics thereof. If the antibodies are analyte binding domains, they may be derived from a polyclonal composition in which heterogeneous populations of antibodies with different specificities are each “tagged” with the same tagged nucleic acid. Each homogenous population of the same antibody having the same specificity for the target analyte may be derived from a monoclonal composition tagged with the same tag nucleic acid. As such, the analyte binding domain can be either a monoclonal antibody or a polyclonal antibody. In yet another embodiment, the affinity ligand is an antibody-binding fragment, derivative or mimetic thereof, and these fragments, derivatives, and mimetics have the required binding affinity for the target analyte. For example, antibody fragments such as Fv, F (ab) 2 , and Fab can be prepared by cleavage of an intact protein, such as protease cleavage or chemical cleavage. Antibody fragments or derivatives produced by recombination or synthesis such as single chain antibodies or scFvs, or chimeric antibodies or CDR grafted antibodies are also targeted, and antibody fragments produced by such recombination or synthesis are subject to the binding properties of the above-mentioned antibodies. Is maintained. Such antibody fragments or derivatives usually comprise at least the V H and V L domains of the subject antibody in order to maintain the binding properties of the subject antibody. Such antibody fragments, derivatives, or mimetics of the invention are disclosed in US Pat. Nos. 5,851,829 and 5,965,371, the disclosures of which are hereby incorporated by reference. It can be readily prepared using any convenient methodology, such as a methodology.

上記の抗体、その断片、誘導体、および模倣物は、市販のソースから取得しても、および/または任意の簡便な技術を用いて調製してもよく、ポリクリナール抗体、モノクロナール抗体、その組み換え誘導体を含むその断片、誘導体、および模倣物の製造方法は、当業者に公知である。   The above antibodies, fragments, derivatives, and mimetics thereof may be obtained from commercial sources and / or prepared using any convenient technique, including polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, recombinant thereof Methods of producing fragments, derivatives and mimetics thereof including derivatives are known to those skilled in the art.

ポリ核酸アプタマーも、結合ドメインとしての使用が好適である。ポリ核酸アプタマーは、レセプターまたは抗体とほぼ同じ様に選択的にタンパク質を結合させる作用を持ち得るRNAオリゴヌクレオチドであり得る(Conrad et al., Methods Enzymol. (1996), 267 (Combinatorial Chemistry), 336-337)。検体結合ドメインが核酸、例えばアプタマーである特定の実施形態では、標的検体は核酸ではない。   Polynucleic acid aptamers are also suitable for use as binding domains. Polynucleic acid aptamers can be RNA oligonucleotides that can have the effect of selectively binding proteins in much the same way as receptors or antibodies (Conrad et al., Methods Enzymol. (1996), 267 (Combinatorial Chemistry), 336 -337). In certain embodiments where the analyte binding domain is a nucleic acid, such as an aptamer, the target analyte is not a nucleic acid.

検体結合ドメインは、標的検体への検体結合ドメインの結合親和性を実質的に消失することなく、核酸ドメインに共有結合可能な部位を含むものであることが重要である。   It is important that the analyte binding domain includes a site that can be covalently bound to the nucleic acid domain without substantially losing the binding affinity of the analyte binding domain to the target analyte.

抗体ベースのペプチド/ポリペプチドまたはタンパク質ベースの結合ドメインに加えて、検体結合ドメインは、レクチン、可溶性細胞表面レセプター、またはその誘導体、アフィボディ、またはコンビナトリアル由来の任意のタンパク質、またはファージディスプレイもしくはリボソームディスプレイ由来のペプチド、または任意の種類のコンビナトリアルペプチドまたはタンパク質ライブラリでもあり得る。任意の検体結合ドメインの組み合わせを用いてもよい。   In addition to the antibody-based peptide / polypeptide or protein-based binding domain, the analyte binding domain is a lectin, soluble cell surface receptor, or derivative thereof, affibody, or any protein from combinatorial, or phage display or ribosome display It can also be a derived peptide, or any kind of combinatorial peptide or protein library. Any combination of analyte binding domains may be used.

セットにおける近接プローブのそれぞれの検体結合ドメインは、検体上の結合サイトが同じであっても異なっていてもよい。そのため、例えば、2つ以上の同一のサブユニットまたはタンパク質成分を含むホモメリック(homomeric)タンパク質複合体または集合体の場合は、2つ以上のプローブの検体結合ドメインは同じであり得る。検体が単一分子または異なるサブユニットまたは成分を含む場合(例えば異なるタンパク質のヘテロメリック複合体または集合体)、検体結合ドメインは異なり得る。   Each analyte binding domain of the proximity probes in the set may have the same or different binding sites on the analyte. Thus, for example, in the case of a homomeric protein complex or assembly comprising two or more identical subunits or protein components, the analyte binding domains of two or more probes can be the same. If the analyte comprises a single molecule or different subunits or components (eg, heteromeric complexes or aggregates of different proteins), the analyte binding domains can be different.

近接プローブの核酸ドメインの長さは、様々な分子距離にわたるように構成することができるため、検体結合ドメインの検体上の結合サイトは同じ分子上にある必要はない。それらは別々ではあるが近接した分子上にあり得る。例えば、バクテリアもしくは細胞、またはウイルス等の微生物の複数の結合ドメインを本発明の方法の標的とすることができる。   Since the length of the nucleic acid domain of the proximal probe can be configured to span various molecular distances, the binding sites on the analyte of the analyte binding domain need not be on the same molecule. They can be on separate but close molecules. For example, multiple binding domains of microorganisms such as bacteria or cells, or viruses can be targeted by the methods of the invention.

上記のように、検体結合ドメインは、検体に直接または間接的に結合し得る。間接的な結合の場合、標的検体は先ず特定の結合パートナー(又はアフィニティーリガンド)によって結合され、近接プローブの検体結合ドメインがその特定の結合パートナーに結合し得る。これは、近接プローブを万能試薬として設計することを可能にする。例えば、検体に特異的なパートナーは抗体であり、万能近接プローブのセットは、検体に特異的な様々な異なる抗体のFc領域に結合することによって異なる検体を検出するのに用いられ得る。   As described above, the analyte binding domain may bind directly or indirectly to the analyte. In the case of indirect binding, the target analyte is first bound by a specific binding partner (or affinity ligand), and the analyte binding domain of the proximal probe can bind to that specific binding partner. This allows the proximity probe to be designed as a universal reagent. For example, the analyte-specific partner is an antibody, and a set of universal proximity probes can be used to detect different analytes by binding to the Fc region of a variety of different antibodies specific for the analyte.

第1および第2の近接プローブの核酸ドメインは、相互に反応して、検体の検出を知らせるために検出され得る検出可能な生成物を形成する核酸「タグ」であるとみなすことができる。そのため、核酸ドメインは、相互に反応して、検体の検出に用いられる信号(より具体的には信号付与生成物)を提供する反応性核酸官能基(reactive nucleic acid functionalities)であるとみなすことができる。換言すれば、核酸ドメインは、相互に反応して「検出可能」なタグまたは生成物を形成するかまたはその形成を可能にする「検出タグ」であるとみなすことができる。同じ試料中に2つ以上の検体が存在する場合、それらは、近接プローブのセットを2つ以上用いて同時に検出され、各セットの近接プローブは、相互反応に際して1つ以上の独自の核酸配列伸長生成物または「検出可能なタグ」を形成するように設計されている。これらの独自の「検出可能タグ」は、増幅と同時にまたはその後で、液体クロマトグラフ、電気泳動法、質量分析法、DNA塩基配列決定法、ビーズベースおよび平面双方のDNAアレイ技術、およびマルチカラーリアルタイムPCRを含む文献で公知な方法を用いて、別々に検出および定量される。   The nucleic acid domains of the first and second proximity probes can be considered as nucleic acid “tags” that react with each other to form a detectable product that can be detected to signal detection of the analyte. As such, nucleic acid domains can be considered reactive nucleic acid functionalities that react with each other to provide a signal (more specifically, a signal-giving product) that is used to detect an analyte. it can. In other words, the nucleic acid domains can be considered as “detection tags” that react with each other to form or allow the formation of “detectable” tags or products. When two or more analytes are present in the same sample, they are detected simultaneously using two or more sets of proximity probes, each set of proximity probes extending one or more unique nucleic acid sequence upon interaction. Designed to form a product or “detectable tag”. These unique “detectable tags” include liquid chromatography, electrophoresis, mass spectrometry, DNA sequencing, both bead-based and planar DNA array technology, and multicolor real-time, simultaneously with or after amplification. It is separately detected and quantified using methods known in the literature, including PCR.

好ましい実施形態では、検出可能タグ(即ち、伸長生成物)が、リアルタイムPCRとしても知られる定量PCR(qPCR)によって増幅および検出される。特に好ましい実施形態では、核酸分子とインターカレートして検出可能な信号、好ましくは蛍光信号を提供する色素がqPCRで用いられる。本発明で特に有用であり得る蛍光インターカレート色素は、SYBRGreen(登録商標)およびEvaGreenTMであるが、本発明のqPCRの実施形態はこれらの色素に限定されない。 In a preferred embodiment, the detectable tag (ie extension product) is amplified and detected by quantitative PCR (qPCR), also known as real-time PCR. In particularly preferred embodiments, dyes that intercalate with nucleic acid molecules to provide a detectable signal, preferably a fluorescent signal, are used in qPCR. Fluorescent intercalating dyes that may be particularly useful in the present invention are SYBRGreen® and EvaGreen , but the qPCR embodiments of the present invention are not limited to these dyes.

本発明の方法では、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインの一方または双方が伸長され、それにより、増幅または検出され得る新たな核酸分子または「伸長生成物」の形成がもたらされる。   In the method of the invention, one or both of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes are extended, thereby resulting in the formation of a new nucleic acid molecule or “extension product” that can be amplified or detected.

いくつかの実施形態では、一方の核酸ドメインが伸長された後で、核酸ドメインが互いにライゲーションされて、伸長生成物または検出可能タグが生成され得る。即ち、「スプリント」オリゴヌクレオチドを鋳型として用いるポリメラーゼ酵素によって核酸ドメインの間の隙間が「埋められる」。核酸ドメインがライゲーションされる実施形態において、このライゲーションは、上記のように、一方の近接プローブの核酸ドメインの一部であると考えられ得るスプリントに仲介される、即ち、核酸ドメインは部分的に二本鎖である。前記スプリントを、フリーな核酸分子として別途提供してもよく、または第3の近接プローブの核酸ドメインとして提供することもできる。   In some embodiments, after one nucleic acid domain is extended, the nucleic acid domains can be ligated together to produce an extension product or a detectable tag. That is, the gap between the nucleic acid domains is “filled” by the polymerase enzyme using the “sprint” oligonucleotide as a template. In embodiments where the nucleic acid domain is ligated, this ligation is mediated by a splint that can be considered part of the nucleic acid domain of one proximity probe, as described above, ie, the nucleic acid domain is partially duplicated. This is the main chain. The splint may be provided separately as a free nucleic acid molecule or may be provided as a nucleic acid domain of a third proximity probe.

前記ライゲーションにより、増幅および検出され得る新たな核酸分子または核酸配列の形成がもたらされる。   The ligation results in the formation of new nucleic acid molecules or nucleic acid sequences that can be amplified and detected.

核酸ドメインは、一本鎖核酸分子(即ち、オリゴヌクレオチド)、部分的に二本鎖で部分的に一本鎖の分子、または二本鎖の領域と2つの核酸鎖が相補的ではなく、そのため一本鎖である領域とを含む二本鎖分子であり得る。そのようなことから、特定の実施形態では、核酸ドメインは一本鎖核酸からなる。他の実施形態では、核酸ドメインは、2つの部分的に相補的な核酸鎖からなり、前記2つの鎖はハイブリダイズ領域と非ハイブリダイズ領域とを含む。   A nucleic acid domain is a single-stranded nucleic acid molecule (ie, an oligonucleotide), a partially double-stranded, partially single-stranded molecule, or a double-stranded region and two nucleic acid strands are not complementary. It can be a double-stranded molecule comprising a region that is single-stranded. As such, in certain embodiments, the nucleic acid domain consists of a single stranded nucleic acid. In other embodiments, the nucleic acid domain consists of two partially complementary nucleic acid strands, the two strands comprising a hybridizing region and a non-hybridizing region.

第1および第2の近接プローブの核酸ドメインは、ハイブリダイゼーションによる相互反応、即ち、1つ以上のデュプレックスの形成が可能でなければならない。この相互反応は直接的、例えば、核酸ドメインが、互いに相補的な領域を、好ましくはそれらの3’末端に含む(相補的な領域は1つの核酸ドメインの内部にあり得る、例えば、図1のバージョン2および4参照)か、または間接的(例えば、前記第1および第2の近接プローブの核酸ドメインのそれぞれが、いわゆる「スプリント」オリゴヌクレオチドの領域とハイブリダイズし得る)であり得る。   The nucleic acid domains of the first and second proximity probes must be capable of hybridization interaction, ie, formation of one or more duplexes. This interaction is direct, eg, the nucleic acid domains contain regions complementary to each other, preferably at their 3 ′ ends (complementary regions can be within one nucleic acid domain, eg, FIG. Version 2 and 4) or indirectly (eg, each of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes can hybridize to a region of a so-called “sprint” oligonucleotide).

一般的に、核酸ドメインは、標的検体に結合した際に(またはスプリントに仲介された相互反応の際に)他方の近接プローブの核酸ドメインと相互に反応できるような十分な長さを有する。概して、核酸ドメインは約8〜約1000ヌクレオチド長の範囲であり、特定の実施形態では、核酸ドメインは、約8〜約250ヌクレオチド長を含む約8〜約500ヌクレオチド長の範囲、例えば、約12〜約150ヌクレオチド長、約14〜約130ヌクレオチド長、約16〜約110ヌクレオチド長、約8〜約90ヌクレオチド長、約12〜約80ヌクレオチド長、約14〜約75ヌクレオチド長、約16〜約70ヌクレオチド長、約16〜約60ヌクレオチド長等の約8〜約160ヌクレオチド長であり得る。特定の代表的な実施形態では、核酸ドメインは、約10〜約80ヌクレオチド長、約12〜約75ヌクレオチド長、約14〜約70ヌクレオチド長、約34〜約60ヌクレオチド長の範囲、およびこれらの範囲の間の任意の長さであり得る。いくつかの実施形態では、核酸ドメインは概して約28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、44、46、50、55、60、65、または70ヌクレオチド長以下である。   In general, the nucleic acid domain is of sufficient length so that it can interact with the nucleic acid domain of the other proximal probe upon binding to the target analyte (or upon a sprint-mediated interaction). In general, nucleic acid domains range from about 8 to about 1000 nucleotides in length, and in certain embodiments, nucleic acid domains range from about 8 to about 500 nucleotides in length, including from about 8 to about 250 nucleotides in length, such as about 12 To about 150 nucleotides long, about 14 to about 130 nucleotides long, about 16 to about 110 nucleotides long, about 8 to about 90 nucleotides long, about 12 to about 80 nucleotides long, about 14 to about 75 nucleotides long, about 16 to about It may be about 8 to about 160 nucleotides long, such as 70 nucleotides long, about 16 to about 60 nucleotides long. In certain exemplary embodiments, the nucleic acid domains range from about 10 to about 80 nucleotides in length, from about 12 to about 75 nucleotides in length, from about 14 to about 70 nucleotides in length, from about 34 to about 60 nucleotides in length, and these It can be any length between the ranges. In some embodiments, the nucleic acid domain is generally about 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 50, 55, 60, 65, or 70 nucleotides in length or less.

核酸ドメインは、リボヌクレオチドおよび/またはデオキシリボヌクレオチド、並びにワトソン―クリック型または類似の塩基対による相互反応、即ち、「ハイブリダイゼーション」または「デュプレックス」の形成に加わることが可能な合成ヌクレオチド残基からなり得る。そのため、核酸ドメインは、DNAまたはRNAまたはその任意の修飾物、例えば、PNAまたは非ヌクレオチド骨格を含む他の誘導体であり得る。   A nucleic acid domain consists of ribonucleotides and / or deoxyribonucleotides and synthetic nucleotide residues that can participate in Watson-Crick or similar base pair interactions, ie, the formation of “hybridization” or “duplex”. obtain. Thus, the nucleic acid domain can be DNA or RNA or any modification thereof, such as PNA or other derivatives that include a non-nucleotide backbone.

第1および第2の近接プローブの核酸ドメインの配列(即ち、「検出」核酸ドメイン)は、デュプレックスの形成が可能な任意の配列であり、お互いに照らして、またはあればスプリントにも照らして選択または選定され得る。そのため、第1および第2のドメインが互いに、または第3の核酸ドメイン(スプリント)にハイブリダイズし得さえすれば、その配列は重要ではない。しかしながら、第1および第2の近接プローブの核酸ドメイン間のハイブリダイゼーションまたはスプリントオリゴヌクレオチドの核酸ドメインとのハイブリダイゼーション以外のハイブリダイゼーションの発生が防止されるように配列を選択すべきである。一度配列が選択または特定されると、核酸ドメインは任意の簡便な方法を用いて合成され得る。   The sequence of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes (ie, the “detection” nucleic acid domain) is any sequence capable of forming a duplex, selected with respect to each other or with respect to the splint, if any Or it can be selected. Thus, the sequence is not critical as long as the first and second domains can hybridize to each other or to the third nucleic acid domain (sprint). However, the sequence should be selected so that hybridization other than hybridization between the nucleic acid domains of the first and second proximity probes or hybridization with the nucleic acid domain of the splint oligonucleotide is prevented. Once the sequence is selected or specified, the nucleic acid domain can be synthesized using any convenient method.

近接プローブの2つの成分は、結合によって直接、または連結基を介して間接的に接合されている。連結基を利用する場合、そのような基は、連結基を介して核酸ドメインと検体結合ドメインとが共有結合し、検体結合ドメインがその標的検体に対して所望の結合親和性を維持するように選択され得る。対象となる連結基は、検体結合ドメインによって大きく異なり得る。多くの実施形態では、連結基が存在する場合、それは生物学的に不活である。様々な連結基が当業者に知られており、本近接プローブに用いることができる。代表的な実施形態では、連結基は概して少なくとも約50ダルトンであり、一般的に少なくとも約100ダルトンであり、最高で1000ダルトン以上、例えば、連結基がスペーサーを含む場合は最大で1000000ダルトンであるが、一般的には約500ダルトン未満で一般的に約300ダルトン未満である。一般的に、そのようなリンカーは、核酸部位または検体結合部位に共有結合可能な反応性官能基(reactive functionality)により何れかの末端で終結されたスペーサー基を含む。対象となるスペーサー基は、脂肪族鎖および不飽和炭化水素鎖、酸素または窒素等の複素原子を含むスペーサー(酸素の場合はポリエチレングリコール等のエーテル、窒素の場合はポリアミン)、ペプチド、炭化水素、複素原子を含み得る環状または非環状システムを含み得る。スペーサー基は、金属イオンの存在により2つ以上のリガンドが配位結合し複合体を形成するように金属に結合するリガンドからもなり得る。具体的なスペーサー要素としては、1,4−ジアミノヘキサン、キシリレンジアミン、テレフタル酸、3,6−ジオキサオクタン二酸、エチレンジアミン−N,N−二酢酸、1,1’−エチレンビス(5−オキソ−3−ピロリジンカルボキシル酸)、4,4’−エチレンジピペリジンが挙げられる。潜在的な反応性官能基としては、求核性官能基(アミン、アルコール、チオール、ヒドラジド)、求電子性官能基(アルデヒド、エステル、ビニルケトン、エポキシド、イソシアネート、マレイミド)、シクロ付加反応、ジスルフィド結合の形成、または金属への結合が可能な官能基が挙げられる。具体的な例としては、第1級および第2級アミン、ヒドロキサム酸、N−ヒドロキシサクシンイミジルエステル、N−ヒドロキシサクシンイミジルカルボネート、オキシカルボニルイミダゾール、ニトロフェニルエステル、トリフルオロエチルエステル、グリシジルエーテル、ビニルスルホン、およびマレイミドが挙げられる。本発明の近接プローブで有用となり得る具体的なリンカー基としては、アジドベンゾイルヒドラジド、N−[4−(p−アジドサリチルアミノ)ブチル]−3’−[2’−ピリジルジチオ]プロピオンアミド)、ビス−スルホスクシンイミジルスベラート、ジメチルアジピミデート、ジスクシンイミジル酒石酸塩、N−マレイミドブチリルオキシスクシンイミドエステル、N−ヒドロキシスルホスクシンイミジル−4−アジドベンゾエート、N−スクシンイミジル[4−アジドフェニル]−1,3’−ジチオプロピオネート、N−スクシンイミジル[4−イオドアセチル]アミノベンゾエート、グルタールアルデヒド、およびスクシンイミジル−4−[N−マレイミドメチル]シクロロヘキサン−1−カルボキシレート等のヘテロ官能性化合物、3−(2−ピリジルジチオ)プロピオン酸N−ヒドロキシスクシンイミジルエステル(SPDP)、4−(N−マレイミドメチル)−シクロヘキサン−1−カルボキシル酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(SMCC)等が挙げられる。   The two components of the proximity probe are joined directly by a bond or indirectly through a linking group. When a linking group is utilized, such a group is such that the nucleic acid domain and the analyte binding domain are covalently bonded via the linking group so that the analyte binding domain maintains the desired binding affinity for its target analyte. Can be selected. The linking group of interest can vary greatly depending on the analyte binding domain. In many embodiments, if a linking group is present, it is biologically inactive. A variety of linking groups are known to those skilled in the art and can be used in the proximity probes. In an exemplary embodiment, the linking group is generally at least about 50 daltons, generally at least about 100 daltons, up to 1000 daltons or more, for example up to 1 million daltons if the linking group includes a spacer. However, it is typically less than about 500 daltons and generally less than about 300 daltons. In general, such linkers comprise a spacer group terminated at either end by a reactive functionality that can be covalently linked to a nucleic acid site or analyte binding site. Target spacer groups include aliphatic and unsaturated hydrocarbon chains, spacers containing heteroatoms such as oxygen or nitrogen (ethers such as polyethylene glycol in the case of oxygen, polyamines in the case of nitrogen), peptides, hydrocarbons, It can include cyclic or acyclic systems that can include heteroatoms. The spacer group can also consist of a ligand that binds to the metal such that two or more ligands coordinate to form a complex in the presence of the metal ion. Specific spacer elements include 1,4-diaminohexane, xylylenediamine, terephthalic acid, 3,6-dioxaoctanedioic acid, ethylenediamine-N, N-diacetic acid, 1,1′-ethylenebis (5 -Oxo-3-pyrrolidinecarboxylic acid) and 4,4'-ethylenedipiperidine. Potential reactive functional groups include nucleophilic functional groups (amines, alcohols, thiols, hydrazides), electrophilic functional groups (aldehydes, esters, vinyl ketones, epoxides, isocyanates, maleimides), cycloaddition reactions, disulfide bonds Or a functional group capable of binding to a metal. Specific examples include primary and secondary amines, hydroxamic acid, N-hydroxysuccinimidyl ester, N-hydroxysuccinimidyl carbonate, oxycarbonylimidazole, nitrophenyl ester, trifluoroethyl ester, glycidyl ether , Vinyl sulfone, and maleimide. Specific linker groups that may be useful in the proximity probes of the present invention include azidobenzoyl hydrazide, N- [4- (p-azidosalicylamino) butyl] -3 ′-[2′-pyridyldithio] propionamide), Bis-sulfosuccinimidyl suberate, dimethyl adipimidate, disuccinimidyl tartrate, N-maleimidobutyryloxysuccinimide ester, N-hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidobenzoate, N-succinimidyl [4 -Azidophenyl] -1,3'-dithiopropionate, N-succinimidyl [4-iodoacetyl] aminobenzoate, glutaraldehyde, succinimidyl-4- [N-maleimidomethyl] cyclohexane-1-carboxylate, etc. Heterofunctional compound 3- (2-pyridyldithio) propionic acid N- hydroxysuccinimidyl ester (SPDP), 4-(N- maleimidomethyl) - cyclohexane-1-carboxylic acid N- hydroxysuccinimide ester (SMCC), and the like.

本発明の方法で利用される近接プローブは、任意の簡便な方法を用いて調製され得る。代表的な実施形態では、核酸ドメインが、直接または連結基を介して間接的に検体結合ドメインに結合される。それらの成分は、当該技術において知られているように官能基を介して互いに共有結合されていてもよく、そのような官能基は、構成要素上に存在していても、例えば酸化反応、還元反応、切断反応等の1つ以上の工程を用いて構成要素に導入してもよい。構成要素を互いに共有結合させて、近接プローブを製造するのに用いられ得る官能基としては、ヒドロキシ基、スルフヒドリル基、アミノ基等が挙げられる。共有結合をもたらすために修飾された異なる構成要素の特定部分は、標的検体に対する当該構成要素の所望の結合親和性を実質的に妨げることのないように選択され得る。必要に応じておよび/または所望により、当該技術において知られているように、封鎖基を用いて構成要素上の特定部位を保護してもよい。例えば、Green & Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis (John Wiley & Sons) (1991)参照。核酸/抗体結合体の製造方法は当業者に公知である。例えば、米国特許第5,733,523号(その開示は参照により本明細書に含まれる)を参照のこと。   Proximity probes utilized in the methods of the present invention can be prepared using any convenient method. In an exemplary embodiment, the nucleic acid domain is bound to the analyte binding domain directly or indirectly through a linking group. These components may be covalently linked to each other via functional groups as is known in the art, such functional groups being present on the component, for example oxidation reactions, reductions You may introduce | transduce into a component using one or more processes, such as reaction and a cutting reaction. Functional groups that can be used to covalently bond components to each other to produce proximity probes include hydroxy groups, sulfhydryl groups, amino groups, and the like. The particular portion of the different component modified to provide covalent binding can be selected so as not to substantially interfere with the desired binding affinity of the component for the target analyte. A blocking group may be used to protect a particular site on the component, as is known in the art, as needed and / or desired. See, for example, Green & Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis (John Wiley & Sons) (1991). Methods for producing nucleic acid / antibody conjugates are known to those skilled in the art. See, for example, US Pat. No. 5,733,523, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

他の実施形態では、核酸−タンパク質結合体、即ち、タンパク質に共有結合された核酸、例えばコーディング配列を有する分子が得られるインビトロプロトコルを用いて近接プローブが製造され得る。即ち、検体結合ドメインが、近接プローブをエンコードするベクターからインビトロ製造される。対象となるインビトロプロトコルの例としては、RepAを使用すプロトコル(例えば、Fitzgerald, Drug Discov. Today (2000) 5:253-258およびWO98/37186参照)、リボソームディスプレイを使用するプロトコル(例えば、Hanes et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA (1997) 94:4937-42、Roberts, Curr Opin Chem Biol (1999) Jun; 3:268-73、Schaffitzel et al., J Immunol Methods (1999) Dec 10; 231: 119-35、およびWO98/54312号参照)等が挙げられる。   In other embodiments, nucleic acid-protein conjugates, i.e., nucleic acid covalently linked to a protein, such as a molecule having a coding sequence, can be used to produce proximity probes. That is, the analyte binding domain is produced in vitro from a vector encoding a proximity probe. Examples of in vitro protocols of interest include protocols using RepA (see eg Fitzgerald, Drug Discov. Today (2000) 5: 253-258 and WO 98/37186), protocols using ribosome display (eg Hanes et al. al., Proc. Natl Acad. Sci. USA (1997) 94: 4937-42, Roberts, Curr Opin Chem Biol (1999) Jun; 3: 268-73, Schaffitzel et al., J Immunol Methods (1999) Dec 10 231: 119-35, and WO 98/54312).

スプリントオリゴヌクレオチド(第3の近接プローブの核酸ドメインであり得る)を利用する実施形態では、同スプリントオリゴヌクレオチドが、第1および第2の近接プローブの核酸ドメイン(即ち、「検出」ドメイン)間の相互反応を仲介する機能を有する。上記のように、スプリントオリゴヌクレオチドは、伸長される核酸ドメインとしても作用し得るため、本発明の方法に従って増幅および検出される伸長生成物がもたらされる。そのため、同スプリントは、第1および第2の近接プローブの検出ドメインが、相互に反応するかまたは互いにライゲーションされるようにそれらを接続するまたは「いっしょに保持する」ように作用する「コネクタ」オリゴヌクレオチドであるとみなすことができる。あるいは、またはそれに加えて、スプリントは、核酸ドメインの伸長可能なドメイン、またはタグ、または増幅および検出すべき伸長生成物を生成するために、伸長用の「プライマー」として作用する別の核酸ドメインとしてみなされ得る。   In embodiments utilizing a splint oligonucleotide (which may be the nucleic acid domain of a third proximity probe), the splint oligonucleotide is between the nucleic acid domains of the first and second proximity probes (ie, the “detection” domain). It has a function to mediate interaction. As noted above, splint oligonucleotides can also act as nucleic acid domains to be extended, resulting in extension products that are amplified and detected according to the methods of the invention. Therefore, the Sprint is a “connector” oligo that acts to connect or “hold together” so that the detection domains of the first and second proximity probes react with each other or are ligated together. It can be considered a nucleotide. Alternatively, or in addition, a splint can be used as an extendable domain of a nucleic acid domain, or a tag, or another nucleic acid domain that acts as a “primer” for extension to generate an extension product to be amplified and detected. Can be considered.

これらの実施形態では、スプリントが第1および第2の近接プローブの核酸ドメインとハイブリダイズする。より具体的には、スプリントは、少なくとも第1および第2の近接プローブの核酸ドメインと同時にハイブリダイズ(アニール)する。しかしながら、「スプリント」オリゴヌクレオチドが、少なくとも一方の前記近接プローブの核酸ドメインにプレハイブリダイズされている場合は、一方とハイブリダイズする前に他方の近接プローブの核酸ドメインとハイブリダイズする。しかしながら、「スプリント」が、両方の近接プローブの核酸ドメインと同時にハイブリダイズされて、伸長可能な安定した複合体が形成できるようにすることが好ましい。   In these embodiments, the splint hybridizes with the nucleic acid domains of the first and second proximity probes. More specifically, the splint hybridizes (anneals) at least simultaneously with the nucleic acid domains of the first and second proximity probes. However, if a “sprint” oligonucleotide is prehybridized to the nucleic acid domain of at least one said proximal probe, it will hybridize to the nucleic acid domain of the other neighboring probe before hybridizing to one. However, it is preferred that the “sprint” be hybridized simultaneously with the nucleic acid domains of both proximity probes to form an extensible and stable complex.

スプリントオリゴヌクレオチドが、第3の近接プローブの核酸ドメインとして提供される場合、全てのセットの近接プローブの核酸ドメインが互いにハイブリダイズされることによって、標的検体に結合する際にプローブ−標的複合体の結合活性が高まる。この結合活性効果は、信号を付与する近接プローブと標的検体との複合体の形成をサポートすることによってアッセイの感度に貢献する。   When the splint oligonucleotide is provided as the nucleic acid domain of the third proximity probe, the nucleic acid domains of all sets of proximity probes are hybridized to each other so that when the probe-target complex binds to the target analyte. Increases binding activity. This binding activity effect contributes to the sensitivity of the assay by supporting the formation of a complex between the proximate probe providing the signal and the target analyte.

本明細書で用いる「ハイブリダイゼーション」または「ハイブリダイズする」という用語は、ワトソン−クリック塩基対合によりデュプレックスを形成するのに十分に相補的なヌクレオチド配列間でのデュプレックスの形成を意味する。2つのヌクレオチド配列は、それらの分子が塩基対の組織的な相同性(organizational homology)を共有している場合、互いに「相補的」である。「相補」ヌクレオチド配列は、特異性と組み合わされて、適切なハイブリダイゼーション条件下で安定したデュプレックスを形成する。例えば、2つの配列は、第1の配列の一部が第2の配列の一部にアンチパラレルな向き(anti-parallel sense)に結合できる場合相補的であり、各配列の3’末端は、他方の配列の5’末端に結合し、一方の配列の各A、T(U)、G、およびCは、他方の配列のT(U)、A、C、およびGとそれぞれアライメントを取る。RNA配列も、相補的なA=UまたはU=Aの塩基対を含むことができる。そのため、本発明では、2つの配列が「相補的」になるのに、相同性が完全である必要なない。通例、2つの配列は、相補的と判断される分子または少なくとも約85%(好ましくは少なくとも約90%、最も好ましくは少なくとも約95%)のヌクレオチドが、ドメインの所定の長さに対して塩基対構成を共有していれば、十分に相補的である。そのため、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインは、他方の近接プローブの核酸ドメインに相補的な領域を含む。あるいは、スプリントオリゴヌクレオチドが用いられる場合、第1および第2の近接プローブは、スプリントオリゴヌクレオチド(第3の近接プローブ上に存在し得る)に相補的な領域を含み、それに対してスプリントオリゴヌクレオチドは、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインのそれぞれに相補的な領域を含む。   As used herein, the term “hybridization” or “hybridize” means the formation of a duplex between nucleotide sequences that are sufficiently complementary to form a duplex by Watson-Crick base pairing. Two nucleotide sequences are “complementary” to each other if their molecules share a base pair organizational homology. “Complementary” nucleotide sequences, combined with specificity, form stable duplexes under appropriate hybridization conditions. For example, two sequences are complementary if a portion of the first sequence can bind to a portion of the second sequence in an anti-parallel sense, and the 3 ′ end of each sequence is Bound to the 5 ′ end of the other sequence, each sequence A, T (U), G, and C is aligned with the other sequence T (U), A, C, and G, respectively. The RNA sequence can also include complementary A = U or U = A base pairs. Thus, in the present invention, homology need not be complete for two sequences to be “complementary”. Typically, the two sequences are molecules that are judged to be complementary or at least about 85% (preferably at least about 90%, most preferably at least about 95%) of nucleotides base paired for a given length of the domain. If they share a configuration, they are fully complementary. Therefore, the nucleic acid domains of the first and second proximity probes include a region that is complementary to the nucleic acid domain of the other proximity probe. Alternatively, if a splint oligonucleotide is used, the first and second proximity probes include a region that is complementary to the splint oligonucleotide (which may be present on the third proximity probe), whereas the splint oligonucleotide is , Comprising regions complementary to each of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes.

相補領域(即ちハイブリダイゼーション領域)は、4〜30bp、例えば、6〜20、6〜18、7〜15、または8〜12bpの範囲の長さを有し得る。   The complementary region (ie, the hybridization region) can have a length in the range of 4-30 bp, such as 6-20, 6-18, 7-15, or 8-12 bp.

一般的に、スプリント核酸ドメインは、上述した第1および第2のプローブの核酸ドメインの同時結合がもたらされるのに十分な長さを有する。代表的な実施形態では、スプリントオリゴヌクレオチドは、約20〜約40ヌクレオチド長を含む約6〜約500ヌクレオチド長の範囲にあり、例えば約25〜約30ヌクレオチド長である。   Generally, the splint nucleic acid domain is of sufficient length to result in simultaneous binding of the nucleic acid domains of the first and second probes described above. In an exemplary embodiment, the splint oligonucleotide ranges from about 6 to about 500 nucleotides in length, including from about 20 to about 40 nucleotides in length, for example from about 25 to about 30 nucleotides in length.

上記のように、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインの相互反応は、主としてデュプレックスの形成であり、一方または双方の核酸ドメインが伸長、特に、他方の近接プローブの核酸ドメインを鋳型として用いる鋳型指向性伸長(template-directed extension)に供され得る。この結果、例えば、双方のドメインが完全に伸長される場合は完全な二本鎖の核酸が、または、例えば1本の鎖のみが伸長されるかまたは双方の鎖が部分的に伸長される場合は、部分的に2本鎖の分子が形成され得る。そのため、一方または双方の核酸ドメインの伸長は、それぞれのドメインを接合すること、例えば、2つの一本鎖分子から1つの二本鎖核酸を生成することであると考えられ得る。   As described above, the interaction between the nucleic acid domains of the first and second proximity probes is mainly duplex formation, with one or both nucleic acid domains extending, in particular, using the nucleic acid domain of the other proximity probe as a template. It can be subjected to a template-directed extension. As a result, for example, when both domains are fully extended, a complete double-stranded nucleic acid, or, for example, only one strand is extended or both strands are partially extended. Can form a partially double-stranded molecule. Thus, extension of one or both nucleic acid domains can be thought of as joining the respective domains, eg, generating one double stranded nucleic acid from two single stranded molecules.

他の実施形態では、この「接合」がライゲーションであり得る。特に、例えば、第1の近接プローブの核酸ドメインが、その3’末端が、第2の近接プローブの5’末端に近接して2つのドメインを鋳型指向性ライゲーション(template-directed ligation)できるように伸長される。そのような場合、一方の核酸ドメインの一部を形成するか、または溶液中でフリーな状態でもしくは第3の近接プローブの核酸ドメインとして別途提供され得るスプリントによってライゲーション鋳型が提供されることが分かる。そのようなライゲーションは、例えばポリメラーゼによって仲介される第1の近接プローブの核酸ドメインの伸長の後で反応に加えられ得るリガーゼ酵素を用いて行われ得る。   In other embodiments, this “junction” can be a ligation. In particular, for example, the nucleic acid domain of the first proximity probe can be template-directed ligation of the two domains with its 3 ′ end in close proximity to the 5 ′ end of the second proximity probe. It is stretched. In such a case, it can be seen that the ligation template is provided by a splint that forms part of one of the nucleic acid domains or can be separately provided in solution or as a nucleic acid domain of a third proximity probe. . Such ligation can be performed, for example, using a ligase enzyme that can be added to the reaction after extension of the nucleic acid domain of the first proximity probe mediated by a polymerase.

そのため、本発明の方法の好ましい実施形態では、第1および第2のプローブの核酸ドメインは、ハイブリダイズされたスプリントによって鋳型される反応を用いてライゲーション可能であり、それらの核酸ドメインはライゲーションされて(一方の核酸ドメインの伸長の後)、伸長生成物でもある「ライゲーション」生成物が増幅および検出される。従って、そのような実施形態では、スプリントは、「スプリント鋳型」または「ライゲーション鋳型」または「鋳型オリゴヌクレオチド」としてみなされ得る。そのような実施形体では、スプリントは、増幅および検出されるさらなる「伸長生成物」を生成するために伸長もされ得る。   Thus, in a preferred embodiment of the method of the invention, the nucleic acid domains of the first and second probes can be ligated using a reaction templated by the hybridized splint, and the nucleic acid domains are ligated. After extension of one nucleic acid domain, a “ligation” product that is also an extension product is amplified and detected. Thus, in such embodiments, a splint can be considered as a “sprint template” or “ligation template” or “template oligonucleotide”. In such embodiments, the splint can also be extended to produce additional “extension products” that are amplified and detected.

上記のように、核酸ドメインの間で様々な相互反応が起こるようにするには、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインは、特定の向きで検体結合ドメインに連結している必要がある。例えば、双方のドメインを伸長する場合、それらのドメインは一本鎖核酸を含み、各核酸ドメインはその5’末端で検体結合ドメインに連結して、近接する場合に「アニール」されるかまたは「ハイブリダイズ」されるフリーな3’ヒドロキシル末端を残しておかなければならない。しかしながら、一つのドメインおよび/または2つのドメインの結合体を伸長する場合は、第1の近接プローブの核酸ドメインをその5’末端により連結させ(伸長され得るフリーな3’ヒドロキシル末端を残す)、他方のドメインをその3’末端により連結させる(従来のポリメラーゼを用いて伸長することができないフリーな5’ホスフェート末端を残す)のが一般的(必須ではない。図1のバージョン4参照)である。   As mentioned above, the nucleic acid domains of the first and second proximity probes need to be linked to the analyte binding domain in a specific orientation in order for various interactions to occur between the nucleic acid domains. . For example, when extending both domains, the domains comprise single stranded nucleic acids, each nucleic acid domain linked to an analyte binding domain at its 5 ′ end and “annealed” when in proximity or “ The free 3 'hydroxyl end to be "hybridized" must be left. However, when extending a conjugate of one domain and / or two domains, the nucleic acid domain of the first proximity probe is linked by its 5 ′ end (leaving a free 3 ′ hydroxyl end that can be extended) It is common (not required, see version 4 in FIG. 1) to link the other domain by its 3 ′ end (leaving a free 5 ′ phosphate end that cannot be extended using conventional polymerases). .

核酸ドメインが連結可能な実施形態において、第1および第2の核酸ドメインのそれぞれは、スプリントにハイブリダイズするか、または一方の近接プローブの核酸ドメインが、一本鎖オーバーハングを有する部分的に2本鎖のドメインである場合、他方の近接プローブの核酸ドメインは前記オーバーハングのドメインとハイブリダイズする。3’末端を有するドメインは、その後鋳型指向性伸長により他方のドメインの5’ホスフェート末端まで伸長され、リガーゼ酵素を利用して2つの鎖が結合され得る。そのため、3’末端および5’末端のそれぞれは、スプリント(鋳型)上で近接しても即座には互いにハイブリダイズせずにスプリントにハイブリダイズするため、それらの間にスペース(又はヌクレオチドのストレッチ)が残る。   In embodiments in which the nucleic acid domains can be linked, each of the first and second nucleic acid domains hybridizes to the splint, or the nucleic acid domain of one proximate probe has a partially double stranded overhang. In the case of a double-stranded domain, the nucleic acid domain of the other proximity probe hybridizes with the overhanging domain. A domain having a 3 'end can then be extended by template-directed extension to the 5' phosphate end of the other domain and the two strands can be joined using a ligase enzyme. Therefore, each of the 3 ′ end and the 5 ′ end does not immediately hybridize to each other even if they are close to each other on the sprint (template), and thus hybridizes to the sprint, so there is a space (or stretch of nucleotides) between them. Remains.

2つの末端の間の間隙、スペース、またはヌクレオチドのストレッチは、約8〜約1000ヌクレオチド長の範囲にあり、特定の実施形態では、それらは、約8〜約250ヌクレオチド長を含む約8〜500ヌクレオチド長の範囲、例えば、約12〜約150ヌクレオチド長、約14〜約130ヌクレオチド長、約16〜約110ヌクレオチド長、約8〜約90ヌクレオチド長、約12〜約80ヌクレオチド長、約14〜約75ヌクレオチド長、約16〜約70ヌクレオチド長、約16〜約60ヌクレオチド長等の約8〜約160ヌクレオチド長であり得る。特定の代表的な実施形態では、核酸ドメインは、約10〜約80ヌクレオチド長、約12〜約75ヌクレオチド長、約14〜約70ヌクレオチド長、約34〜約60ヌクレオチド長の範囲、およびこれらの範囲の間の任意の長さであり得る。いくつかの実施形態では、核酸ドメインは一般的に約28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、44、46、50、55、60、65、または70ヌクレオチド長以下である。   The gap, space, or stretch of nucleotides between the two ends ranges from about 8 to about 1000 nucleotides in length, and in certain embodiments they are about 8 to 500, including about 8 to about 250 nucleotides in length. Nucleotide length ranges such as about 12 to about 150 nucleotides long, about 14 to about 130 nucleotides long, about 16 to about 110 nucleotides long, about 8 to about 90 nucleotides long, about 12 to about 80 nucleotides long, about 14 to It may be about 8 to about 160 nucleotides long, such as about 75 nucleotides long, about 16 to about 70 nucleotides long, about 16 to about 60 nucleotides long. In certain exemplary embodiments, the nucleic acid domains range from about 10 to about 80 nucleotides in length, from about 12 to about 75 nucleotides in length, from about 14 to about 70 nucleotides in length, from about 34 to about 60 nucleotides in length, and these It can be any length between the ranges. In some embodiments, the nucleic acid domain is generally about 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 50, Less than 55, 60, 65, or 70 nucleotides in length.

そのため、スプリントは、5’フリー近接プローブの核酸ドメインに相補的な第1の3’領域と、3’フリー近接プローブの核酸ドメインに相補的な第2の5’領域とを含み得る。スプリントの第1および第2領域は、3〜20、6〜17、6〜15、または6〜12、または8〜12ヌクレオチド長、例えば、約13〜17、12〜16、11〜15、もしくは12〜14ヌクレオチド長、または約6〜12、7〜11、もしくは8〜10ヌクレオチド長であり得る。   As such, the splint can include a first 3 'region that is complementary to the nucleic acid domain of the 5' free proximity probe and a second 5 'region that is complementary to the nucleic acid domain of the 3' free proximity probe. The first and second regions of the splint are 3-20, 6-17, 6-15, or 6-12, or 8-12 nucleotides long, eg, about 13-17, 12-16, 11-15, or It can be 12-14 nucleotides long, or about 6-12, 7-11, or 8-10 nucleotides long.

下記で詳細に説明するように、ライゲーション/伸長生成物の増幅は、検出工程の前にまたはそれと同時に行われる。従って、いくつかの実施形態では、そのような工程で起こり得る誤った増幅、例えば、スプリントが増幅で用いられるポリメラーゼの鋳型として作用する可能性が最小限に留められるようにスプリントを設計することが望ましいと考えられる。そのため、スプリントが、例えば、RNAオリゴヌクレオチドまたはDNA/RNAハイブリッドとして提供され得る(増幅反応で一般的に用いられるTaqポリメラーゼはRNA鋳型を用いることができないため)。あるいは、2つの短いハイブリダイゼーション領域を有するDNAスプリントを用いて同様の効果が実現され得る(ハイブリダイゼーションが弱いため、そのようなスプリントは、PCRで用いられる高温でDNA重合を鋳型しないため)。   As described in detail below, amplification of the ligation / extension product is performed before or simultaneously with the detection step. Thus, in some embodiments, the splint may be designed to minimize the possibility of false amplification that can occur in such a process, for example, the splint may act as a template for the polymerase used in the amplification. It is considered desirable. Thus, splints can be provided, for example, as RNA oligonucleotides or DNA / RNA hybrids (since Taq polymerase commonly used in amplification reactions cannot use RNA templates). Alternatively, a similar effect can be achieved with a DNA splint having two short hybridization regions (since hybridization is weak, such splints do not template DNA polymerization at the high temperatures used in PCR).

あるいは、他の好ましい実施形態では、スプリントが有利に伸長されて、先に定義した伸長生成物が生成され、それ自体が本発明の方法に従って増幅および検出される。   Alternatively, in other preferred embodiments, the splint is advantageously extended to produce an extension product as defined above, which itself is amplified and detected according to the method of the present invention.

特定の実施形態では、試料が2つ以上の異なる標的検体を調べるためにアッセイされ得る。そのような実施形態では、試料が、各標的検体用の近接プローブのセットに、試料に接触されるセットの数が2以上、例えば、3以上、4以上等となるように接触される。そのような方法は、多重・高スループット用途で特に有用である。   In certain embodiments, a sample can be assayed to examine two or more different target analytes. In such an embodiment, the sample is contacted with a set of proximity probes for each target analyte such that the number of sets in contact with the sample is 2 or more, such as 3 or more, 4 or more, and the like. Such a method is particularly useful in multiplex and high throughput applications.

近接プローブが標的検体に結合せずに、互いにランダムな形で近接しないようにするために(少なくともこれが大規模にまたは実質的に起こらないようにするために)、反応混合物中の近接プローブの濃度が十分低くなるように試料に加えられる近接プローブの量が選択され得る。そのため、近接プローブの検体結合ドメインと検体の結合サイトの間の結合相互作用を通じて近接プローブが検体に結合した時だけ、近接プローブが互いに近接することを意味する。   Concentrations of proximity probes in the reaction mixture so that the proximity probes do not bind to the target analyte and are not in close proximity to each other in a random manner (at least to prevent this from occurring on a large scale or substantially) The amount of proximity probe added to the sample can be selected so that is sufficiently low. Therefore, it means that the proximity probes are close to each other only when the proximity probe is bound to the analyte through the binding interaction between the analyte binding domain of the proximity probe and the binding site of the analyte.

しかしながら、驚くべきことに、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分を加えることで、フリーで保護されていない3’末端を有する核酸ドメインが分解され、標的検体に結合していない近接プローブ間の相互反応の数が低減され得ることを分かった。これに関して、そのような相互反応は、標的検体に結合したプローブ間の相互反応よりも安定していないため、過渡的である。その結果、そのような結合していないプローブは、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分によって分解される。そのため、本発明の方法では、近接ベース検出アッセイにおいてこれまで用いることのできなかった濃度の近接プローブを用いることが可能であり得る。これは、近接プローブの検体結合ドメインの標的検体への親和性が中または低程度であることから、より高い濃度で必要な場合に特に有利である。   Surprisingly, however, the addition of a component containing 3 ′ exonuclease activity degrades the nucleic acid domain with a free and unprotected 3 ′ end, and interaction between adjacent probes that are not bound to the target analyte. It has been found that the number of can be reduced. In this regard, such interaction is transient because it is less stable than the interaction between probes bound to the target analyte. As a result, such unbound probes are degraded by components that contain 3 'exonuclease activity. As such, the methods of the present invention may be able to use proximity probes at concentrations that could not be used previously in proximity-based detection assays. This is particularly advantageous when higher concentrations are required due to the moderate or low affinity of the analyte binding domain of the proximity probe to the target analyte.

代表的な実施形態では、試料と混合した後の反応混合物中での近接プローブの濃度は、約1pM〜約100nMを含む、約1pM〜約1nM等の約1fM〜1μMの範囲内である。   In an exemplary embodiment, the concentration of the proximity probe in the reaction mixture after mixing with the sample is in the range of about 1 fM to 1 μM, such as about 1 pM to about 1 nM, including about 1 pM to about 100 nM.

試料と近接プローブのセットの混合の後、近接プローブが試料中の標的検体(もしあれば)に結合するのに十分な期間反応混合物をインキュベートする。代表的な実施形態では、生成混合物が、約30分〜約12時間を含む約5分〜約48時間の期間、約20〜約37℃を含む約4〜約50℃の範囲の温度でインキュベートされ得る。近接プローブが検体に特異的に結合するのが促進され、他方で非特異性の相互反応が抑制されるように、反応混合物が維持される条件を最適化すべきである。条件は、上記の核酸ドメインの間での効率的で特異的なハイブリダイゼーションも可能にすべきである。   After mixing the sample and the set of proximity probes, the reaction mixture is incubated for a period of time sufficient for the proximity probes to bind to the target analyte (if any) in the sample. In an exemplary embodiment, the product mixture is incubated at a temperature in the range of about 4 to about 50 ° C., including about 20 to about 37 ° C., for a period of about 5 minutes to about 48 hours, including about 30 minutes to about 12 hours. Can be done. The conditions under which the reaction mixture is maintained should be optimized so that the proximity probes are specifically bound to the analyte while non-specific interactions are suppressed. Conditions should also allow for efficient and specific hybridization between the nucleic acid domains described above.

いくつかの実施形態では、近接プローブが凍結乾燥される。本発明の一態様において、その凍結乾燥された近接プローブは、検体を含む試料に接触させる前に再度水和される。本発明の好ましい態様において、凍結乾燥された近接プローブは、標的検体を含む試料に加える際に再度水和される。   In some embodiments, the proximity probe is lyophilized. In one embodiment of the invention, the lyophilized proximity probe is rehydrated prior to contacting the sample containing the analyte. In a preferred embodiment of the invention, the lyophilized proximity probe is rehydrated when added to a sample containing the target analyte.

特定の実施形態では、試料中に標的検体が存在する場合に、近接プローブが標的検体に結合するインキュベート工程の少なくとも一部の間、インキュベート混合物の有効体積が低減される。これらの実施形態では、インキュベート混合物の有効体積が多くの様々な理由から低減され得る。特定の実施形態では、親和性が中または低程度の検体結合ドメインの使用を可能にするため、および/またはアッセイの感度を高めるために、インキュベート混合物の有効体積が低減される。例えば、インキュベート混合物の有効体積が低減される特定の実施形態では、検体結合ドメインは、親和性が中または低程度のバインダであり、親和性が中または低程度とは、標的検体への検体結合ドメインの結合親和性が1nMkd等の約10-4M未満であることを意味する。特定の実施形態では、1μLの試料においてわずか約75以下の標的検体、1μLの試料においてわずか約50以下の標的検体を含む、1μLの試料においてわずか約100以下の標的検体をアッセイで検出できるように、アッセイの感度が高められ得る。 In certain embodiments, when a target analyte is present in the sample, the effective volume of the incubation mixture is reduced during at least part of the incubation step in which the proximity probe binds to the target analyte. In these embodiments, the effective volume of the incubation mixture can be reduced for a number of different reasons. In certain embodiments, the effective volume of the incubation mixture is reduced to allow use of an analyte binding domain with medium or low affinity and / or to increase the sensitivity of the assay. For example, in certain embodiments in which the effective volume of the incubation mixture is reduced, the analyte binding domain is a binder with medium or low affinity, where medium or low affinity means analyte binding to the target analyte. It means that the binding affinity of the domain is less than about 10 −4 M, such as 1 nMkd. In certain embodiments, the assay can detect no more than about 100 target analytes in a 1 μL sample, including no more than about 75 target analytes in a 1 μL sample, and no more than about 50 target analytes in a 1 μL sample. The sensitivity of the assay can be increased.

特定の実施形態では、例えば、近接プローブがそれらの標的検体に結合する間にインキュベート混合物の有効体積を低減するために、上記インキュベート工程の間に「クラウディング剤(crowding agent)」または「ボリュームエクスクルーダー(volume excluder)」が混合物に含められる。通常、「クラウディング剤」は水溶性の巨大分子物質である。好適な巨大分子物質は、平均分子量が約1500〜数百万の生体適合性の自然または合成ポリマーを広く含み、混合物中の他の試薬または生成物と特異的に相互反応しない。そのようなポリマーは、それらの主たる機能がインビトロ反応媒体において体積を占めて、生化学反応のために高濃度の環境を提供する、例えば、インビボ状態に近づけることであるから、当該技術では「ボリュームエクスクルーダー」として知られている。当然のことながら、体積排除ポリマーは、必要な濃度を提供するために十分に可溶性でなければならない。好適な例示のポリマーとしては、これらに限定されないが、市販の、例えば、平均分子量が約2000を超えるポリエチレングリコール(PEG)ポリマー、平均分子量が約70,000のFICOLLポリマー等のFICOLLポリマー、ウシ血漿アルブミン、グリコゲン、ポリビニルピロリドン、例えば、架橋デキストランであるセファデックス(登録商標)等のデキストラン等が挙げられる。分子量の高いPEGポリマー、特に、平均分子量がそれぞれ約1450、3000〜3700、6000〜7500、および15,000〜20,000であるPEG1450、PEG3350、PEG6000(PEG8000としても販売されている)、およびPEG20000は、代表的な実施形態で利用される。PEG6000およびPEG8000が代表的な実施形態で用いられる。代表的な実施形態でのインキュベート反応における体積排除ポリマーの濃度は、ポリマーの種類およびその分子量に応じて、約5%w/v〜約45%w/vの範囲内にある。一般に、酵素活性に対して同じ効果を得るには、分子量の高い所定の種類のポリマーは、分子量の低い同じ種類のポリマーよりも低濃度で存在している必要がある。   In certain embodiments, during the incubation step, for example, to reduce the effective volume of the incubation mixture while proximity probes bind to their target analytes, A “volume excluder” is included in the mixture. “Crowding agents” are usually water-soluble macromolecular substances. Suitable macromolecular substances broadly include biocompatible natural or synthetic polymers having an average molecular weight of about 1500 to several million and do not specifically interact with other reagents or products in the mixture. Such polymers are described in the art as “volume” because their main function is to occupy volume in an in vitro reaction medium, providing a high concentration environment for biochemical reactions, eg, approaching in vivo conditions. Known as “Excluder”. Of course, the volume exclusion polymer must be sufficiently soluble to provide the required concentration. Suitable exemplary polymers include, but are not limited to, commercially available, for example, polyethylene glycol (PEG) polymers having an average molecular weight greater than about 2000, FICOLL polymers such as FICOLL polymers having an average molecular weight of about 70,000, bovine plasma Examples include albumin, glycogen, polyvinylpyrrolidone, and dextran such as Sephadex (registered trademark) which is a cross-linked dextran. High molecular weight PEG polymers, particularly PEG 1450, PEG 3350, PEG 6000 (also sold as PEG 8000), and PEG 20000 having average molecular weights of about 1450, 3000-3700, 6000-7500, and 15,000-20,000, respectively Are utilized in representative embodiments. PEG 6000 and PEG 8000 are used in representative embodiments. The concentration of the volume exclusion polymer in the incubation reaction in an exemplary embodiment is in the range of about 5% w / v to about 45% w / v, depending on the type of polymer and its molecular weight. In general, to obtain the same effect on enzyme activity, a given type of polymer with a higher molecular weight needs to be present at a lower concentration than the same type of polymer with a lower molecular weight.

好ましい実施形態では、クラウディング剤またはボリュームエクスクルーダーはセファデックスである。特に好ましい実施形態では、セファデックスはG−100型である。   In a preferred embodiment, the crowding agent or volume excluder is Sephadex. In a particularly preferred embodiment, the Sephadex is of the G-100 type.

ボリュームエクスクルーダーが利用される実施形態では、本発明の方法の次の工程の前に、ボリュームエクスクルーダーの存在量や希釈流体の特性等に応じて、ボリュームエクストルーダーの存在が、例えば、少なくとも約2倍以上、例えば少なくとも約10倍以上を含む少なくとも5倍以上になるように、インキュベート混合物が希釈され得る。代表的な実施形態では、希釈流体は水、または水および1つ以上の溶質、例えば塩、緩衝剤等を含む他の好適な水性流体である。   In embodiments where a volume extruder is utilized, prior to the next step of the method of the present invention, the presence of the volume extruder, for example, depending on the amount of volume extruder present, the characteristics of the diluent fluid, etc. The incubation mixture can be diluted to at least about 2-fold or more, such as at least 5-fold or more, including at least about 10-fold or more. In an exemplary embodiment, the dilution fluid is water or other suitable aqueous fluid that includes water and one or more solutes such as salts, buffers, and the like.

ボリュームエクスクルーダーを用いる代わりに、またはそれに加えて、インキュベート混合物から水の一部を、例えば蒸発により除去することで、インキュベート混合物の体積をインキュベートの間に低減してもよい。これらの実施形態では、少なくとも約2倍以上、例えば少なくとも約10倍以上を含む少なくとも約5倍以上流体の体積が所望により低減され得る。これらの実施形態では、インキュベート混合物から全ての水を除去しないことが重要である。任意の簡便なプロトコルを用いて、水の一部をインキュベート混合物から取り除くことによりインキュベート混合物の体積を低減すればよい。湿度および温度を観測および調整することで、蒸発率を制御するための手段を用いてもよく、特定の実施形態では、例えば、インキュベート混合物の体積を継続的に測定することによりインキュベート混合物の体積を観測し、適切に蒸発したときに、上記のようにポリメラーゼおよびPCR混合物が加えられ得る。蒸発を強めるために、所望により加熱ブロックが用いられ得る。あるいは、水を濾過し除去することでインキュベート混合物の体積を低減してもよい。代表的な実施形態では、サイズ排除フィルタを用いて、排除リミットよりも大きいサイズの分子を選択的に含め、それよりも小さい分子および水をフィルタに通過させて除外する。溶液をフィルタに通すために溶液にかけられる力は、延伸分離または真空吸引のいずれかであり得る。   As an alternative or in addition to using a volume excluder, the volume of the incubation mixture may be reduced during the incubation by removing a portion of the water from the incubation mixture, for example by evaporation. In these embodiments, the volume of fluid may be reduced as desired, including at least about 2 times or more, including at least about 10 times or more, including at least about 10 times or more. In these embodiments, it is important not to remove all the water from the incubation mixture. Any convenient protocol may be used to reduce the volume of the incubation mixture by removing a portion of the water from the incubation mixture. Means for controlling the evaporation rate may be used by observing and adjusting the humidity and temperature, and in certain embodiments, for example, the volume of the incubation mixture is reduced by continuously measuring the volume of the incubation mixture. When observed and properly evaporated, the polymerase and PCR mixture can be added as described above. A heating block can be used if desired to enhance evaporation. Alternatively, the volume of the incubation mixture may be reduced by filtering and removing water. In an exemplary embodiment, a size exclusion filter is used to selectively include molecules of a size larger than the exclusion limit and to pass smaller molecules and water through the filter. The force applied to the solution to pass the solution through the filter can be either stretch separation or vacuum suction.

近接プローブの結合ドメインが検体に結合する際、近接プローブの核酸ドメインは互いに接近する。その結果、第1および第2のプローブの核酸ドメインは、直接、または例えばスプリントを介して間接的に互いにハイブリダイズすることができる。   When the binding domain of the proximity probe binds to the analyte, the nucleic acid domains of the proximity probe approach each other. As a result, the nucleic acid domains of the first and second probes can hybridize to each other directly or indirectly, for example via a splint.

スプリントが存在する場合は、スプリントは、近接プローブよりも先に、それと同時に、または後で試料に加えられ得る。一実施形態では、スプリントは近接プローブにプレハイブリダイズされている。他の実施形態では、スプリントオリゴヌクレオチドは、近接プローブの核酸ドメインの一部を形成する。さらに他の実施形態では、スプリントオリゴヌクレオチドは、第3の近接プローブの形で、検体結合ドメインに連結され、好ましくは第1および第2の近接プローブと同時に加えられる。   If a sprint is present, the sprint can be added to the sample prior to, simultaneously with, or after the proximity probe. In one embodiment, the splint is prehybridized to the proximity probe. In other embodiments, the splint oligonucleotide forms part of the nucleic acid domain of the proximal probe. In yet other embodiments, the splint oligonucleotide is linked to the analyte binding domain in the form of a third proximity probe, preferably added simultaneously with the first and second proximity probes.

試料を近接プローブと混合した後、試料が、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分ではなく、好ましくは、例えば、緩衝剤、塩、ヌクレオチド等の伸長反応用の非酵素成分を加えて希釈され得る。好ましい実施形態では、希釈は、増幅反応用の試薬、例えば、緩衝剤、塩、ヌクレオチド、プライマー、およびポリメラーゼも含む。希釈工程には、結合していない近接プローブの間の相互作用および/またはそれらと試料中の他の成分との相互作用の可能性を低減する働きがある。   After mixing the sample with the proximity probe, the sample may preferably be diluted with non-enzymatic components for extension reactions, such as buffers, salts, nucleotides, etc., rather than components that include 3 'exonuclease activity. In preferred embodiments, the dilution also includes reagents for the amplification reaction, such as buffers, salts, nucleotides, primers, and polymerases. The dilution process serves to reduce the possibility of interaction between unbound proximity probes and / or their interaction with other components in the sample.

希釈は、結合したプローブの核酸ドメイン間の相互作用も妨げ得る。しかしながら、結合したプローブは互いに接近していることから、妨げられた相互作用があったとしても、それらは適切な条件下で安定(即ち、再びアニールまたはハイブリダイズ)する。そのため、一実施形態では、結合した近接プローブの間の相互作用が安定するのに十分な期間、試料がさらにインキュベートされ得る。代表的な実施形態では、生成混合物が、約30分〜約12時間を含む約5分〜約48時間の範囲の期間、約20〜約37℃を含む約4〜約50℃の範囲の温度でインキュベートされ得る。近接プローブの検体への特異的な結合が保持され、他方で非特異的な相互反応が抑制されるように、反応混合物がインキュベートされる条件が最適化されるべきである。条件は、上述したように核酸ドメインの間での効率的で特異的なハイブリダイゼーションも可能にすべきである。   Dilution may also prevent interaction between the bound probe nucleic acid domains. However, since the bound probes are close to each other, they are stable (ie, annealed or hybridized again) under appropriate conditions, even if there are hindered interactions. Thus, in one embodiment, the sample can be further incubated for a period of time sufficient to stabilize the interaction between the bound proximity probes. In an exemplary embodiment, the product mixture has a temperature in the range of about 4 to about 50 ° C., including about 20 to about 37 ° C., for a period in the range of about 5 minutes to about 48 hours, including about 30 minutes to about 12 hours. Can be incubated. The conditions under which the reaction mixture is incubated should be optimized so that specific binding of the proximity probe to the analyte is retained while non-specific interactions are suppressed. Conditions should also allow efficient and specific hybridization between nucleic acid domains as described above.

プローブと試料をインキュベートする工程の後に増幅試薬を試料に加える場合、上記のようにプライマーの3’末端を修飾することにより、プライマーが3’ エキノヌクレアーゼ活性から保護されていることが好ましい。あるいは、またはそれに加えて、さらに好ましい実施形態では、プライマーはホットスタートPCRプライマー、例えば、ステムループプライマー(stem loop primer)であり得る。好ましい実施形態では、ポリメラーゼは、下記でさらに定義するように熱安定性ポリメラーゼである。さらに他の好ましい実施形態では、緩衝剤および/または塩が、試料に加えられる全ての酵素の活性を可能にする。   When an amplification reagent is added to the sample after the step of incubating the probe and sample, the primer is preferably protected from 3 'exonuclease activity by modifying the 3' end of the primer as described above. Alternatively, or in addition, in a further preferred embodiment, the primer may be a hot start PCR primer, such as a stem loop primer. In a preferred embodiment, the polymerase is a thermostable polymerase as further defined below. In still other preferred embodiments, buffers and / or salts allow for the activity of all enzymes added to the sample.

任意の希釈工程に続き、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分を試料に接触させる。この工程は、試料の更なる希釈、例えば、適切な緩衝剤および/または他の塩/成分の成分を加えることを含み得る。上記のように、3’ エキノヌクレアーゼ活性を含む成分は、伸長反応に必要なポリメラーゼ酵素よりも先にまたは同時に加えられ得る。好ましい実施形態では、ポリメラーゼ酵素も3’エキノヌクレアーゼ活性を含む。その3’エキノヌクレアーゼ活性を、結合していない近接プローブの核酸ドメインに作用させるために、適切な条件下で試料がさらにインキュベートされ得る。同条件は、試料中にポリメラーゼが存在する場合、核酸ドメインの伸長にも寄与すべきである。いくつかの実施形態では、3’ エキノヌクレアーゼ活性を含む成分の後でポリメラーゼが加えられ得る。この場合、伸長生成物を生成するために、試料がさらにインキュベートされ得る。インキュベート条件は、反応に用いられる成分によって異なり、いくつかの代表的な条件は上述したものである。しかしながら、核酸ドメインの伸長に用いられるポリメラーゼが、前に定義した超好熱性ポリメラーゼ、例えば修飾Taqポリメラーゼ、PfuDNAポリメラーゼ、PwoDNAポリメラーゼ等、またはTaqポリメラーゼ等の熱安定性ポリメラーゼである実施形態では、本発明の方法のエキノヌクレアーゼ段階および/また伸長段階で他の反応条件、特に他の温度条件が好ましい場合がある。例えば、伸長反応のための温度、およびポリメラーゼも3’エキノヌクレアーゼ活性を含む場合にはエキノヌクレアーゼ反応のための温度は、約20〜約75℃、約30〜約60℃、または約45〜約55℃を含む約4〜約80℃の範囲であり得る。そのため、いくつかの実施形態では、伸長反応のための温度、およびポリメラーゼも3’エキノヌクレアーゼ活性を含む場合にはエキノヌクレアーゼ反応のための温度は、少なくとも20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、60、または75℃であり得る。   Following an optional dilution step, a component containing 3 'echinonuclease activity is contacted with the sample. This step may include further dilution of the sample, eg, adding an appropriate buffer and / or other salt / component ingredients. As noted above, the component comprising 3 'echinonuclease activity can be added prior to or simultaneously with the polymerase enzyme required for the extension reaction. In a preferred embodiment, the polymerase enzyme also includes 3 'echinonuclease activity. The sample can be further incubated under appropriate conditions to effect its 3 'echinonuclease activity on the nucleic acid domain of the unbound proximal probe. The same conditions should also contribute to the elongation of the nucleic acid domain if a polymerase is present in the sample. In some embodiments, a polymerase can be added after the component comprising 3 'echinonuclease activity. In this case, the sample can be further incubated to produce an extension product. Incubation conditions vary depending on the components used in the reaction, and some typical conditions are those described above. However, in embodiments where the polymerase used for nucleic acid domain extension is a thermostable polymerase such as a hyperthermophilic polymerase as defined above, eg, modified Taq polymerase, Pfu DNA polymerase, Pwo DNA polymerase, or Taq polymerase, the present invention. Other reaction conditions, particularly other temperature conditions, may be preferred in the echinonuclease step and / or extension step of the method. For example, the temperature for the extension reaction, and if the polymerase also includes 3 ′ echinonuclease activity, the temperature for the echinonuclease reaction is about 20 to about 75 ° C., about 30 to about 60 ° C., or about 45 to about It can range from about 4 to about 80 ° C. including 55 ° C. Thus, in some embodiments, the temperature for the extension reaction, and if the polymerase also includes 3 ′ echinonuclease activity, the temperature for the echinonuclease reaction is at least 20, 25, 30, 35, 40, 45. , 50, 55, 60, 65, 60, or 75 ° C.

伸長生成物の生成に続いて、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分が不活化され得る。好ましい実施形態では、例えば65〜80℃で10分間熱変性させることにより、3’エキノヌクレアーゼ活性が不活化されるが、成分の性質によって必要な条件が変わること、例えば、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む超好熱性ポリメラーゼは上記の条件では不活化され得ないことが分かる。いくつかの実施形態では、熱不活化は、増幅反応の第1の工程であり得る。   Following production of the extension product, the component containing 3 'echinonuclease activity can be inactivated. In a preferred embodiment, for example, heat denaturation at 65-80 ° C. for 10 minutes inactivates the 3 ′ echinonuclease activity, but the necessary conditions change depending on the nature of the component, eg, the 3 ′ echinonuclease activity. It can be seen that the included hyperthermophilic polymerase cannot be inactivated under the above conditions. In some embodiments, heat inactivation can be the first step of the amplification reaction.

近接プローブを試料に接触させる工程の後で増幅反応物が試料に加えられなかった場合、その反応物をこの段階で試料に接触させるべきである。好ましい実施形態では、増幅成分を含む新たな容器に試料のアリコートが移され増幅および検出され得る。これに関して、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分の不活化後、プライマーは、3’エキノヌクレアーゼ活性に対する耐性を持っている必要はない。   If no amplification reactant was added to the sample after the step of contacting the proximity probe to the sample, the reactant should be contacted with the sample at this stage. In a preferred embodiment, an aliquot of the sample can be transferred to a new container containing the amplification component and amplified and detected. In this regard, after inactivation of a component containing 3 'echinonuclease activity, the primer need not be resistant to 3' echinonuclease activity.

いくつかの実施形態では、近接プローブの核酸ドメインの伸長が可能なポリメラーゼが、上記の超好熱性ポリメラーゼまたは熱安定性ポリメラーゼ、例えばPfuDNAポリメラーゼ、PwoDNAポリメラーゼ等である場合、同ポリメラーゼも伸長反応で有用となり得る。   In some embodiments, if the polymerase capable of extending the nucleic acid domain of the proximity probe is a hyperthermophilic polymerase or thermostable polymerase as described above, such as Pfu DNA polymerase, Pwo DNA polymerase, etc., the polymerase is also useful in the extension reaction. Can be.

近接プローブを試料に接触させる工程の後に増幅試薬を試料に加えた場合、増幅反応を直接進めることができる。好ましい実施形態では、新たな容器に試料のアリコートが移され増幅および検出される。   When an amplification reagent is added to the sample after the step of bringing the proximity probe into contact with the sample, the amplification reaction can proceed directly. In a preferred embodiment, an aliquot of the sample is transferred to a new container and amplified and detected.

一般的に、近接依存的な相互作用の存在を検出可能な任意の簡便なプロトコルが用いられ得る。検出プロトコルは、別の工程を必要としてもよいし、しなくてもよい。   In general, any convenient protocol that can detect the presence of proximity-dependent interactions can be used. The detection protocol may or may not require a separate step.

代表的な一実施形態(本発明の方法の他の代表的な実施形態は上述してある)では、第1および第2の近接プローブの相互作用から生成される伸長生成物は、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインのフリーな3’ヒドロキシル末端の核酸伸長により実現され、この相互作用は、後に伸長生成物を増幅および検出することで検出される。この代表的な実施形態では、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインの伸長は、反応混合物を、例えば、好適な核酸ポリメラーゼにより提供される核酸伸長活性に接触させ、核酸ドメインの伸長が起こるのに十分な条件下でその混合物を維持することにより実現される。   In an exemplary embodiment (other exemplary embodiments of the method of the present invention are described above), the extension products generated from the interaction of the first and second proximity probes are the first and second Realized by nucleic acid extension of the free 3 ′ hydroxyl end of the nucleic acid domain of the second proximity probe, this interaction is later detected by amplifying and detecting the extension product. In this exemplary embodiment, extension of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes contact the reaction mixture with, for example, nucleic acid extension activity provided by a suitable nucleic acid polymerase, and nucleic acid domain extension occurs. This is accomplished by maintaining the mixture under conditions sufficient for

当該技術で知られているように、ポリメラーゼは、並置されたヌクレオチド間のホスフォジエステル結合の形成に触媒作用を及ぼし、3’ヒドロキシル部位(3’末端)を含むヌクレオチドは、ヌクレオチドの既存のポリマー、即ち核酸の一部を形成し得る。一般に、同核酸は、フリーな3’末端を有する核酸の伸長の鋳型として作用する相補的な核酸分子(即ち、鋳型核酸)にアニールされるか、またはハイブリダイズされる。そして、鋳型核酸上の次のヌクレオチドに相補的な、フリーな5’ホスファート部位を有するフリーなヌクレオチドが、フリーな3’末端を有する核酸に接合してそれを伸長する。この工程は、例えば鋳型の終わりに達するまで繰り返される。任意の簡便なポリメラーゼを用いてもよく、対象となる代表的なポリメラーゼとしては、これらに限定されないが、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分も含むポリメラーゼ、例えば、T4DNAポリメラーゼ、T7DNAポリメラーゼ、ファイ29(Φ29)DNAポリメラーゼ、DNAポリメラーゼI、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片、PfuDNAポリメラーゼ、および/またはPwoDNAポリメラーゼが挙げられる。3’エキノヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼは、これらに限定されないが原核生物、真核生物、または原始生物(archael organisms)を含む任意の好適な生物から得られる。特定のRNAポリメラーゼを本発明の方法に用いてもよい。   As is known in the art, polymerases catalyze the formation of phosphodiester bonds between juxtaposed nucleotides, and nucleotides containing a 3 ′ hydroxyl site (3 ′ end) can be used to generate an existing polymer of nucleotides. I.e. it may form part of a nucleic acid. In general, the nucleic acid is annealed or hybridized to a complementary nucleic acid molecule (ie, a template nucleic acid) that acts as a template for extension of a nucleic acid having a free 3 'end. A free nucleotide having a free 5 'phosphate site, complementary to the next nucleotide on the template nucleic acid, then joins and extends the nucleic acid having a free 3' end. This process is repeated, for example, until the end of the mold is reached. Any convenient polymerase may be used, and representative polymerases of interest include, but are not limited to, polymerases including components containing 3 ′ echinonuclease activity, such as T4 DNA polymerase, T7 DNA polymerase, Phi 29 ( Φ29) DNA polymerase, DNA polymerase I, Klenow fragment of DNA polymerase I, Pfu DNA polymerase, and / or Pwo DNA polymerase. Polymerases with 3 'echinonuclease activity can be obtained from any suitable organism, including but not limited to prokaryotes, eukaryotes, or archael organisms. Certain RNA polymerases may be used in the methods of the invention.

3’エキノヌクレアーゼ活性を有さないポリメラーゼ、例えば、クレノウexo(-)、Taqポリメラーゼ、Pfu(exo-)DNAポリメラーゼ、Pwo(exo-)DNAポリメラーゼ等によって伸長工程が行われる(伸長生成物が生成される)場合、そのポリメラーゼよりも先にまたはそれと同時に3’エキノヌクレアーゼを含む成分、例えばエキノヌクレアーゼ酵素が試料に加えられる。任意の簡便な3’エキノヌクレアーゼ、例えばエキノヌクレアーゼIを用いてもよい。特定のRNAエキソヌクレアーゼを本発明の方法で用いてもよい。 An extension step is performed by a polymerase having no 3 ′ echinonuclease activity, such as Klenow exo (−), Taq polymerase, Pfu (exo ) DNA polymerase, Pwo (exo ) DNA polymerase, etc. (an extension product is generated) If so, a component comprising a 3 ′ echinonuclease, such as an echinonuclease enzyme, is added to the sample prior to or simultaneously with the polymerase. Any convenient 3 ′ exonuclease, such as echinonuclease I, may be used. Certain RNA exonucleases may be used in the methods of the invention.

この伸長工程において、好適なポリメラーゼと、必要に応じて別の3’エキノヌクレアーゼ、および必要なおよび/または所望の任意の試薬を反応混合物と混合し、ハイブリダイズされた核酸ドメインの伸長が起こるのに十分な条件下で維持する。当該条件は、結合していない近接プローブの核酸ドメインの分解が起こるのに十分なものでもあるべきである。ポリメラーゼおよびエキノヌクレアーゼ反応の条件は、当業者に公知である。伸長および/または分解の間、反応混合物は、特定の実施形態において、約4℃〜約80℃の範囲、約20〜約75℃、約30〜約60℃等の温度、例えば、約45〜約55℃または約20℃〜約37℃(アッセイに用いられるポリメラーゼに最適な条件による)で、約1分〜約1時間等の約5秒〜約16時間の範囲の期間維持され得る。さらに他の実施形態では、反応混合物が、約37℃〜約42℃等の約35℃〜約45℃の範囲の温度、例えば、38℃、39℃、40℃、または41℃でまたはそれら付近で、または約40℃超〜約60℃、約45℃〜55℃等の約35℃〜約75℃の範囲、例えば、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃または54℃でまたはそれら付近で、約2分〜約8時間を含む約1分〜約1時間等の約5秒〜約16時間の範囲の期間維持され得る。代表的な実施形態では、増幅成分が3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分を加える前に含まれておらず、伸長および分解反応混合物は、70mMのTrispH7.5、17mMの硫酸アンモニウム、1mMのDTT、40μmの各dNTP、3mMのMgCl2、62.5ユニット/mlのDNAポリメラーゼ、例えば、T4DNAポリメラーゼを含む。代表的な実施形態では、増幅成分が3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分を加える前に含まれており、伸長および分解反応混合物は、50mMのKCI、20mMのTris−HCIpH8.4、0.2mMの各dNTP、3mMのMgCl2、SYBRGreenI、20nMのフルオレセイン、3’−チオエート保護ヘアピンプライマー、25ユニット/mlのiTaqDNAポリメラーゼ、および62.5ユニット/mlのDNAポリメラーゼ、例えば、T4DNAポリメラーゼを含む。 In this extension step, a suitable polymerase, optionally another 3 ′ exonuclease, and any necessary and / or desired reagents are mixed with the reaction mixture to cause extension of the hybridized nucleic acid domain. To maintain under sufficient conditions. The conditions should also be sufficient for degradation of the nucleic acid domain of the unbound proximity probe to occur. Conditions for polymerase and echinonuclease reactions are known to those skilled in the art. During the extension and / or decomposition, the reaction mixture may in certain embodiments range from about 4 ° C. to about 80 ° C., such as about 20 to about 75 ° C., about 30 to about 60 ° C., such as about 45 to It can be maintained at about 55 ° C. or about 20 ° C. to about 37 ° C. (depending on the optimal conditions for the polymerase used in the assay) for a period ranging from about 5 seconds to about 16 hours, such as about 1 minute to about 1 hour. In still other embodiments, the reaction mixture is at a temperature in the range of about 35 ° C. to about 45 ° C., such as about 37 ° C. to about 42 ° C., such as at or near 38 ° C., 39 ° C., 40 ° C., or 41 ° C. Or in the range of about 35 ° C to about 75 ° C, such as above about 40 ° C to about 60 ° C, about 45 ° C to 55 ° C, such as 46 ° C, 47 ° C, 48 ° C, 49 ° C, 50 ° C, 51 ° C, It may be maintained at or near 52 ° C, 53 ° C or 54 ° C for a period ranging from about 5 seconds to about 16 hours, such as from about 1 minute to about 1 hour, including from about 2 minutes to about 8 hours. In an exemplary embodiment, the amplification component is not included prior to adding the component containing 3 ′ echinonuclease activity, and the extension and degradation reaction mixture is 70 mM Tris pH 7.5, 17 mM ammonium sulfate, 1 mM DTT, 40 μm. Each dNTP, 3 mM MgCl 2 , 62.5 units / ml DNA polymerase, eg, T4 DNA polymerase. In an exemplary embodiment, an amplification component is included prior to adding a component comprising 3 ′ echinonuclease activity, and the extension and degradation reaction mixture is 50 mM KCI, 20 mM Tris-HCI pH 8.4, 0.2 mM. each dNTPs, 3 mM of MgCl 2, SYBR Green I, including fluorescein 20 nM, 3'thioate protection hairpin primers, 25 units / ml of iTaqDNA polymerase, and 62.5 units / ml of DNA polymerases, for example, a T4DNA polymerase.

伸長の後、伸長生成物(例えば、第1および第2のプローブの伸長核酸ドメイン)が、試料中の検体の存在を示すものとして、または試料中の検体の量および任意で場所の目安として増幅および検出される。上記のように、伸長生成物は、一本鎖または二本鎖核酸分子を含み得る。一本鎖核酸分子は、第1および第2の近接プローブの核酸から解離されたものであるか、または検体結合ドメインにおける各末端で終結されている第1および第2のプローブの2つの近接した核酸ドメインの共役生成物であり得るスプリントオリゴヌクレオチドの伸長によりもたらされ得る。   After extension, extension products (eg, extended nucleic acid domains of the first and second probes) are amplified as an indication of the presence of the analyte in the sample or as a measure of the amount and optionally location of the analyte in the sample. And detected. As described above, the extension product can include single-stranded or double-stranded nucleic acid molecules. Single-stranded nucleic acid molecules are either dissociated from the nucleic acids of the first and second proximity probes or are in close proximity to the two of the first and second probes that are terminated at each end in the analyte binding domain. It can be provided by extension of a splint oligonucleotide that can be a conjugated product of a nucleic acid domain.

伸長工程に続く本発明の方法の次の工程は、試料中の標的検体を検出するために、反応混合物中の伸長生成物の存在を特定する工程である。即ち、アッセイされている試料中の標的検体の存在を検出するために、反応生成物をスクリーニング等(即ち、アッセイ、評価、数値を求める、分析試験、等)して、得られた伸長生成物の存在を確認する。本発明によれば、検出工程は、伸長生成物の全てまたは一部の増幅によって通常検出される増幅生成物を生成する増幅工程を含む。   The next step of the method of the invention following the extension step is the step of identifying the presence of extension products in the reaction mixture to detect the target analyte in the sample. That is, to detect the presence of the target analyte in the sample being assayed, the reaction product is screened (ie, assayed, evaluated, numerically determined, analytical test, etc.) and the resulting extension product Confirm the existence of. According to the present invention, the detection step includes an amplification step that produces an amplification product that is normally detected by amplification of all or part of the extension product.

上記の方法によって生成される伸長生成物、より具体的には増幅生成物は、最も広い意味において、任意の簡便なプロトコルを用いて検出され得る。所望とする感度および本発明の方法が実践される用途に応じて特定の検出プロトコルは異なり得る。本明細書に記載のように、本発明の方法では、検出プロトコルが増幅成分を含み、伸長生成物の核酸(またはその一部)の複製数が増加され、例えば、特定のアッセイの感度が高められ得る。しかしながら、他の方法では、伸長生成物が増幅することなく直接検出され得る。   The extension product, more specifically the amplification product, produced by the above method can be detected using any convenient protocol in the broadest sense. The particular detection protocol can vary depending on the sensitivity desired and the application in which the method of the invention is practiced. As described herein, in the methods of the invention, the detection protocol includes an amplification component, increasing the number of copies of the extension product nucleic acid (or a portion thereof), eg, increasing the sensitivity of a particular assay. Can be. However, in other methods, extension products can be detected directly without amplification.

本発明の方法の好ましい実施形態ではないが、増幅を伴わない検出が実行可能な場合、核酸伸長生成物は多くの様々な方法で検出され得る。例えば、伸長生成物の1つ以上は、伸長生成物が直接標識化されるように、例えば直接蛍光標識されるか、その他の場合では分光光度法または放射性同位体による標識化、または任意の信号供与ラベルで標識化され得る。これらの実施形態では、伸長核酸を検出するために、直接標識化された伸長生成物が、伸長されていないオリゴヌクレオチド(即ち、核酸ドメインオリゴヌクレオチドまたはスプリントオリゴヌクレオチド)を含む反応混合物の残りからサイズ分離され得る。あるいは、配座選択性プローブ(conformationally selective probe)、例えば(下記でより詳細に説明する)分子ビーコンを用いて、伸長生成物の存在を検出してもよく、その場合、これらのプローブは伸長核酸生成物中にのみ存在する配列に向けられている。   Although not a preferred embodiment of the method of the invention, the nucleic acid extension product can be detected in many different ways if detection without amplification is feasible. For example, one or more of the extension products can be directly fluorescently labeled, such as directly fluorescently labeled, or otherwise labeled with spectrophotometry or a radioisotope, or any signal, such that the extension product is directly labeled. It can be labeled with a donor label. In these embodiments, in order to detect extended nucleic acids, the directly labeled extension product is sized from the remainder of the reaction mixture comprising non-extended oligonucleotides (ie, nucleic acid domain oligonucleotides or splint oligonucleotides). Can be separated. Alternatively, conformationally selective probes, such as molecular beacons (discussed in more detail below) may be used to detect the presence of extension products, in which case these probes may be extended nucleic acids. It is directed to sequences that exist only in the product.

上記のように、本発明の方法の好ましい実施形態では、検出工程は増幅工程を含み、例えばアッセイの感度を高めるために、伸長核酸またはその一部の複製数が増加される。前記増幅は、所望によりリニアであっても指数関数的であってもよく、対象となる典型的な増幅プロトコルとしては、これらに限定されないが、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、等温増幅、ローリングサークル増幅等が挙げられる。本発明の特に好ましい実施形態では、前記増幅プロトコルは定量PCR(qPCR)またはリアルタイムPCRである。   As described above, in a preferred embodiment of the method of the present invention, the detection step comprises an amplification step, for example, the number of replicates of the extended nucleic acid or part thereof is increased to increase the sensitivity of the assay. The amplification may be linear or exponential as desired, and typical amplification protocols of interest include, but are not limited to, polymerase chain reaction (PCR), isothermal amplification, rolling circle amplification Etc. In a particularly preferred embodiment of the invention, the amplification protocol is quantitative PCR (qPCR) or real-time PCR.

例えば、米国特許第6,558,928号に記載のパドロックプローブまたは任意の環状核酸分子を鋳型として用いるローリングサークル増幅も、既存の「信号」核酸分子またはその一部、例えば近接伸長アッセイから生成された伸長生成物の増幅に有用である。そのため、本発明の好ましい態様では、伸長生成物(またはその一部)が、ローリングサークル増幅によって増幅され得る。一実施形態では、パドロックプローブを用いてローリングサークル増幅が行われる。他の実施形態では、環状鋳型(環状オリゴヌクレオチド)を用いてローリングサークル増幅が行われる。   For example, rolling circle amplification using the padlock probe described in US Pat. No. 6,558,928 or any circular nucleic acid molecule as a template is also generated from an existing “signal” nucleic acid molecule or part thereof, such as a proximity extension assay. It is useful for the amplification of extended products. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the extension product (or part thereof) can be amplified by rolling circle amplification. In one embodiment, rolling circle amplification is performed using a padlock probe. In other embodiments, rolling circle amplification is performed using a circular template (circular oligonucleotide).

前記検出工程が増幅工程(より具体的には、伸長生成物またはその一部のインビトロ増幅工程)を含む場合、増幅された生成物(または増幅生成物)を検出して、検体が検出され得る。   When the detection step includes an amplification step (more specifically, an in vitro amplification step of the extension product or a part thereof), the sample can be detected by detecting the amplified product (or the amplification product). .

ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は当該技術で公知であり、米国特許第4,683,202号、第4,683,195号、第4,800,159号、第4,965,188号、および第5,512,462号に記載されており、それらの開示は参照により本明細書に含まれる。代表的なPCR増幅反応では、上記の伸長核酸または伸長生成物(増幅反応では鋳型核酸とみなすこともできる)が、プライマー伸長反応で用いられる1つ以上のプライマー、例えば、PCRプライマー(幾何学的(または指数関数的)増幅で用いられる順方向プライマーおよび逆方向プライマー、またはリニア増幅で用いられるシングルプライマー)と組み合わされる。鋳型核酸(便宜上、以下では鋳型DNAと呼ぶ)が接触させられるオリゴヌクレオチドプライマーは、アニール条件(下記でより詳細に説明)下で相補的な鋳型DNAへのハイブリダイゼーションを提供できる十分な長さを有する。プライマーの長さは、通常少なくとも10bpであり、一般には少なくとも15bp、より一般には少なくとも16bpであり、長い場合は30bp以上であり、プライマーの長さは、通常18〜50bpであり、一般には約20〜約35bpであり得る。鋳型DNAは、プライマー伸長、鋳型DNAのリニア増幅または指数関数的増幅が所望されるかどうかに応じて、単一のプライマーまたは2つのプライマー(順方向プライマーおよび逆方向プライマー)のセットに接触させられ得る。   Polymerase chain reaction (PCR) is known in the art and is described in US Pat. Nos. 4,683,202, 4,683,195, 4,800,159, 4,965,188, and No. 5,512,462, the disclosures of which are incorporated herein by reference. In a typical PCR amplification reaction, the extension nucleic acid or extension product (which can also be regarded as a template nucleic acid in the amplification reaction) is one or more primers used in the primer extension reaction, eg, a PCR primer (geometric Forward primer and reverse primer used in (or exponential) amplification, or a single primer used in linear amplification). The oligonucleotide primer to which the template nucleic acid (referred to below as template DNA for convenience) is contacted is of sufficient length to provide hybridization to complementary template DNA under annealing conditions (described in more detail below). Have. Primer length is usually at least 10 bp, generally at least 15 bp, more usually at least 16 bp, longer is 30 bp or more, and primer length is usually 18-50 bp, generally about 20 Can be ~ 35 bp. The template DNA is contacted with a single primer or a set of two primers (forward primer and reverse primer) depending on whether primer extension, linear amplification or exponential amplification of the template DNA is desired. obtain.

上記のように、プライマーは、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分を加える前に試料に加えられ得る。その場合、そのプライマーは、例えば3’末端の修飾等により、3’エキノヌクレアーゼ活性に耐性を持つように修飾されている。さらに、プライマーは上記のようにホットスタートプライマーであってもよい。   As described above, the primer can be added to the sample prior to adding a component comprising 3 'echinonuclease activity. In that case, the primer is modified to have resistance to 3 'echinonuclease activity, for example, by modification of the 3' end. Further, the primer may be a hot start primer as described above.

上記成分に加えて、本発明の方法で生成される反応混合物は、ポリメラーゼおよびデオキシリボヌクレオシド三リン酸(dNTPs)を通常含む。望ましいポリメラーゼ活性は、1つ以上の別個のポリメラーゼ酵素によって提供され得る。多くの実施形態では、反応混合物は少なくともファミリーAポリメラーゼを含み、対象となる代表的なファミリーAポリメラーゼとしては、これらに限定されないが、天然(naturally occurring)ポリメラーゼ(Taq)およびKlentaq(Barns et al, Proc. Natl. Acad. Sci USA (1994) 94:2216-2220に記載)またはiTaq(BioRad)等のその誘導体および類似体を含む好熱菌ポリメラーゼ;天然ポリメラーゼ(Tth)およびその誘導体および類似体等を含む高度好熱菌ポリメラーゼが挙げられる。行われる増幅反応が高忠実度反応(high fidelity reaction)である特定の実施形態では、反応混合物は、例えばファミリーBポリメラーゼによって提供され得る3’−5’エキノヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼ酵素をさらに含み得る。対象となるファミリーBポリメラーゼとしては、これらに限定されないが:Perler et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1992) 89:5577-5581に記載の超好熱始原菌DNAポリメラーゼ(Vent);ピュロコックス種GB-D(Deep Vent);Lundberg et al., Gene (1991) 108:1-6に記載のピュロコックス・フリオススDNAポリメラーゼ(Pfu)、ピュロコックス・ヴェッセイ(Pwo)等が挙げられる。反応混合物がファミリーAポリメラーゼおよびファミリーBポリメラーゼの双方を含む場合、反応混合物中のファミリーAポリメラーゼの存在量は、ファミリーBポリメラーゼよりも多く、活性の差異は一般的に少なくとも10倍、より一般的には少なくとも100倍である。通常、反応混合物は、存在する4つの天然塩基、即ち、dATP、dTTP、dCTP、およびdGTPに対応する4種類の異なるdNTPを含む。本発明の方法では、各dNTPの存在量は、通常約10〜5000μMであり、一般的には約20〜1000μMである。   In addition to the above components, the reaction mixture produced by the method of the present invention typically comprises a polymerase and deoxyribonucleoside triphosphates (dNTPs). Desirable polymerase activity can be provided by one or more separate polymerase enzymes. In many embodiments, the reaction mixture includes at least a family A polymerase, including, but not limited to, naturally occurring polymerase (Taq) and Klentaq (Barns et al, Proc. Natl. Acad. Sci USA (1994) 94: 2216-2220) or thermophilic bacterial polymerases including derivatives and analogs thereof such as iTaq (BioRad); natural polymerase (Tth) and derivatives and analogs thereof, etc. And an extremely thermophilic bacterium polymerase. In certain embodiments where the amplification reaction performed is a high fidelity reaction, the reaction mixture may further comprise a polymerase enzyme having 3′-5 ′ echinonuclease activity that may be provided, for example, by Family B polymerase. . Family B polymerases of interest include, but are not limited to: Hyperthermophilic archaeon DNA polymerase (Vent) as described in Perler et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1992) 89: 5577-5581; Examples include Purocox species GB-D (Deep Vent); Purocox friosus DNA polymerase (Pfu) described in Lundberg et al., Gene (1991) 108: 1-6, Purocox vessei (Pwo), and the like. When the reaction mixture includes both Family A and Family B polymerases, the amount of Family A polymerase present in the reaction mixture is greater than that of Family B polymerase, and the difference in activity is generally at least 10 times, more commonly Is at least 100 times. Typically, the reaction mixture contains four different dNTPs corresponding to the four natural bases present, namely dATP, dTTP, dCTP, and dGTP. In the method of the present invention, the amount of each dNTP present is usually about 10 to 5000 μM, and generally about 20 to 1000 μM.

本発明の方法の検出工程で調製された反応混合物は、一価イオンのソース、二価陽イオンのソース、および緩衝剤を含む水性緩衝媒体をさらに含み得る。KCI、酢酸カリウム、酢酸アンモニウム、グルタミン酸カリウム、NH4Cl、硫酸アンモニウム等の任意の簡便な一価イオンのソースが用いられ得る。二価陽イオンは、マグネシウム、マンガン、亜鉛等でよく、一般的に陽イオンはマグネシウムである。MgCl2、酢酸マグネシウム等を含む任意の簡便なマグネシウム陽イオンのソースが用いられ得る。バッファーに存在するMg2+の量は0.5〜10mMの範囲であり得るが、約3〜6mMの範囲が好ましく、約5mMが理想的である。バッファーに存在し得る代表的な緩衝剤または塩としては、Tris、トリシン、HEPES、MOPS等が挙げられ、緩衝剤の量は、通常約5〜150mMの範囲であり、一般的には約10〜100mMであり、より一般的には約20〜50mMであり、特定の好ましい実施形態では、緩衝剤は、72℃で、pHが約6.0〜9.5の範囲、最も好ましくはpHが7.3になるのに十分な量存在する。緩衝媒体に存在し得る他の薬剤としては、EDTA、EGTA等のキレート剤が挙げられる。 The reaction mixture prepared in the detection step of the method of the present invention may further comprise an aqueous buffer medium comprising a source of monovalent ions, a source of divalent cations, and a buffer. Any convenient source of monovalent ions such as KCI, potassium acetate, ammonium acetate, potassium glutamate, NH 4 Cl, ammonium sulfate, etc. can be used. The divalent cation may be magnesium, manganese, zinc or the like, and generally the cation is magnesium. Any convenient source of magnesium cation can be used, including MgCl 2 , magnesium acetate, and the like. The amount of Mg 2+ present in the buffer can range from 0.5 to 10 mM, but is preferably in the range of about 3 to 6 mM, ideally about 5 mM. Exemplary buffers or salts that may be present in the buffer include Tris, Tricine, HEPES, MOPS, etc., and the amount of buffer is usually in the range of about 5-150 mM, generally about 10-10. 100 mM, more typically about 20-50 mM, and in certain preferred embodiments, the buffer is at 72 ° C. and has a pH in the range of about 6.0-9.5, most preferably a pH of 7 A sufficient amount to be .3. Other agents that may be present in the buffer medium include chelating agents such as EDTA and EGTA.

本発明の方法のこの工程の反応混合物を調製する際、様々な構成成分が任意の簡便な順番で混合され得る。例えば、バッファーをプライマー、ポリメラーゼ、そして鋳型DNAと順番に混合してもよいし、または様々な構成成分の全てを同時に混合して反応混合物を生成してもよい。特に好ましい実施形態では、増幅反応物が伸長反応および分解反応の成分と混合される。これに関して、反応の成分は、反応の酵素成分の全て、即ち、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分、伸長生成物の生成のための「第1」のポリメラーゼ、および任意で「第1」のポリメラーゼとは異なり得る、増幅工程のための「第2」のポリメラーゼの活性に適していることが好ましい。いくつかの実施形態では、「第1」のポリメラーゼと「第2」のポリメラーゼは同一、即ち、ポリメラーゼは近接プローブの核酸ドメインを伸長すること、および伸長されたドメインの少なくとも一部を増幅することが可能である。さらなる実施形態では、ポリメラーゼが3’エキノヌクレアーゼ活性を含む。例えば、伸長反応の生成物がRCAにより検出される実施形態では、ファイ29(Φ29)DNAポリメラーゼが有用であり得る。即ち、ファイ29(Φ29)DNAポリメラーゼを、3’エキノヌクレアーゼ成分、伸長成分、および増幅成分として用いることができる。さらに非限定的な例は、伸長反応の生成物がPCRによって検出される実施形態で有用であり得るPfuDNAポリメラーゼである。即ち、PfuDNAポリメラーゼを、3’エキノヌクレアーゼ成分、伸長成分、および増幅成分として用いることができる。   In preparing the reaction mixture for this step of the process of the invention, the various components can be mixed in any convenient order. For example, the buffer may be mixed sequentially with the primer, polymerase, and template DNA, or all of the various components may be mixed simultaneously to form a reaction mixture. In a particularly preferred embodiment, the amplification reaction is mixed with the components of the extension reaction and the decomposition reaction. In this regard, the components of the reaction include all of the enzyme components of the reaction, ie, components that include 3 ′ echinonuclease activity, a “first” polymerase for the generation of extension products, and optionally a “first” polymerase. Is preferably suitable for the activity of a “second” polymerase for the amplification step. In some embodiments, the “first” polymerase and the “second” polymerase are the same, ie, the polymerase extends the nucleic acid domain of the proximal probe and amplifies at least a portion of the extended domain. Is possible. In further embodiments, the polymerase comprises 3 'echinonuclease activity. For example, in embodiments where the product of the extension reaction is detected by RCA, Phi 29 (Φ29) DNA polymerase may be useful. That is, Phi 29 (Φ29) DNA polymerase can be used as a 3 'echinonuclease component, an extension component, and an amplification component. A further non-limiting example is Pfu DNA polymerase that may be useful in embodiments in which the product of the extension reaction is detected by PCR. That is, Pfu DNA polymerase can be used as a 3 'echinonuclease component, an extension component, and an amplification component.

増幅反応の増幅生成物は、任意の簡便なプロトコルを用いて検出してもよく、下記でより詳細に説明するように、用いられる特定のプロトコルにより、増幅生成物が非特異的にまたは特異的に検出され得る。対象となる代表的な非特異的な検出プロトコルとしては、二重鎖DNA生成物を、例えばインターカレーションにより選択的に検出する信号生成システムを用いるプロトコルが挙げられる。そのような実施形態で有用な検出可能な分子の代表例としては、核酸と複合体を形成すると高い蛍光をもたらすフェナントリジニウム色素(そのモノマー、ホモダイマーまたはヘテロダイマーを含む)等の蛍光核酸染色試薬(fluorescent nucleic acid stain)が挙げられる。フェナントリジニウム色素の例としては、エチジウムホモダイマー、エチジウムブロミド、プロピジウムヨウ化物、および他のアルキル置換フェナントリジニウム色素が挙げられる。本発明の他の実施形態では、核酸染色試薬は、アクリジンオレンジ、アクリジンホモダイマー、エチジウム−アクリジンヘテロダイマー、または9−アミノ−6−クロロ−2−メトキシアクリジン等のアクリジン色素またはそのホモダイマーまたはヘテロダイマーであるか、またはそれらを含む。本発明のさらに他の実施形態では、核酸染色試薬は、Hoechst33258、Hoechst33342、Hoechst34580(BIOPROBES34、モレキュラープローブ社、オレゴン州ユージン(2000年5月))、DAPI(4’,6−ジアミジノ−2−フェニリンドール)またはDIPI(4’,6−(ジイミダゾリン−2−イル)−2−フェニリンドール)等のインドール色素またはイミダゾール色素である。他の使用可能な核酸染色試薬としては、これらに限定されないが、7−アミノアクチノマイシンD、ヒドロキシスチルバミジン、LDS751、特定のソラーレン(フロクマリン)、スチリル色素、ルテニウム錯体等の金属錯体、および遷移金属錯体(例えば、Tb+3およびEu+3を含むもの)が挙げられる。本発明の特定の実施形態では、核酸染色試薬は、核酸と結びついた時に高い蛍光をもたらすシアニン色素またはシアニン色素のホモダイマーまたはヘテロダイマーである。Leeの米国特許第4,883,867号(1989年)、Yueらの米国特許第5,582,977号(1996年)、Yueらの米国特許第5,321,130号(1994年)、およびYueらの米国特許第5,410,030号(1995年)(4つの特許の全ては参照により含まれる)に記載の色素のいずれかを用いてもよく、これらには、TOTO、BOBO、POPO、YOYO、TO−PRO、BO−PRO、PO−PRO、およびYO-PROの商標でオレゴン州ユージンのモレキュラープローブ社により市販されている核酸染色試薬が含まれる。Hauglandらの米国特許第5,436,134号(1995年)、Yueらの米国特許第5,658,751号(1997年)、およびHauglandらの米国特許第5,863,753号(1999年)(3つの特許の全ては参照により含まれる)に記載の色素のいずれかを用いてもよく、それらにはSYBRGreen、SYTO、SYTOX、PICOGREEN、OLIGREEN、およびRIBOGREENの商標でオレゴン州ユージンのモレキュラープローブ社により市販されている核酸染色試薬が含まれる。本発明のさらに他の実施形態では、核酸染色試薬は、アザベンゾオキサゾール、アザベンジイミダゾール、またはアザベンゾチアゾール等のアザ複素環またはポリアザベンザゾリウム複素環を含み、核酸と結びついた時に高い蛍光をもたらすモノメリックシアニン色素、ホモジメリックシアニン色素、またはヘテロジメリックシアニン色素であり、それらにはSYTO、SYTOX、JOJO、JO−PRO、LOLO、LO−PROの商標でオレゴン州ユージンのモレキュラープローブ社により市販されている核酸染色試薬が含まれる。本発明の方法で有用であり得るインターカレート色素(intercalating dye)は、バイオチウム社のEVAGreenTMである。 The amplification product of the amplification reaction may be detected using any convenient protocol, and depending on the particular protocol used, the amplification product may be non-specific or specific, as described in more detail below. Can be detected. Representative non-specific detection protocols of interest include protocols that use signal generation systems that selectively detect double-stranded DNA products, for example, by intercalation. Representative examples of detectable molecules useful in such embodiments include fluorescent nucleic acid stains such as phenanthridinium dyes (including their monomers, homodimers or heterodimers) that form high fluorescence when complexed with nucleic acids. Examples include reagents (fluorescent nucleic acid stain). Examples of phenanthridinium dyes include ethidium homodimer, ethidium bromide, propidium iodide, and other alkyl substituted phenanthridinium dyes. In other embodiments of the invention, the nucleic acid staining reagent is an acridine dye such as acridine orange, acridine homodimer, ethidium-acridine heterodimer, or 9-amino-6-chloro-2-methoxyacridine, or a homodimer or heterodimer thereof. Is or includes them. In yet another embodiment of the invention, the nucleic acid staining reagent is Hoechst 33258, Hoechst 33342, Hoechst 34580 (BIOPROBES 34, Molecular Probes, Eugene Oregon (May 2000)), DAPI (4 ′, 6-diamidino-2-pheny Lindole) or DIPI (4 ′, 6- (diimidazolin-2-yl) -2-phenylindole) and other indole dyes or imidazole dyes. Other usable nucleic acid staining reagents include, but are not limited to, 7-aminoactinomycin D, hydroxystilbamidine, LDS751, specific psoralen (furocoumarin), styryl dyes, ruthenium complex and other metal complexes, and transitions. Metal complexes such as those containing Tb +3 and Eu +3 . In certain embodiments of the invention, the nucleic acid staining reagent is a cyanine dye or a cyanine dye homodimer or heterodimer that provides high fluorescence when associated with a nucleic acid. US Pat. No. 4,883,867 to Lee (1989), US Pat. No. 5,582,977 to Yue et al. (1996), US Pat. No. 5,321,130 to Yue et al. (1994), And Yue et al., US Pat. No. 5,410,030 (1995) (all four patents are incorporated by reference) may use any of the dyes, including TOTO, BOBO, Nucleic acid staining reagents marketed by Molecular Probes of Eugene Oregon under the trademarks POPO, YOYO, TO-PRO, BO-PRO, PO-PRO, and YO-PRO are included. Haugland et al., US Pat. No. 5,436,134 (1995), Yue et al., US Pat. No. 5,658,751 (1997), and Haugland et al., US Pat. No. 5,863,753 (1999). ) (All three patents are incorporated by reference) may be used, including SYBRGreen, SYTO, SYTOX, PICOGREEN, OLIGREEN, and RIBOGREEN trademarks of Eugene, Oregon. Nucleic acid staining reagents marketed by the company are included. In yet another embodiment of the invention, the nucleic acid staining reagent comprises an azaheterocycle or polyazabenzazolium heterocycle such as azabenzoxazole, azabenzdiimidazole, or azabenzothiazole, and is highly fluorescent when associated with a nucleic acid. Monomeric cyanine dyes, homodimeric cyanine dyes, or heterodimeric cyanine dyes, which are produced by Molecular Probes of Eugene Oregon under the trademarks SYTO, SYTOX, JOJO, JO-PRO, LOLO, LO-PRO. Commercially available nucleic acid staining reagents are included. An intercalating dye that may be useful in the method of the present invention is EVAGgreen from Biotium.

本発明の特に好ましい実施形態では、伸長生成物がPCRにより増幅され、前記PCRは定量PCRであり、増幅された核酸分子は、インターカレート色素を用いて定量される。好ましい実施形態では、前記インターカレート色素がSYBRGreen(登録商標)およびEVAGreenTMから選択される。 In a particularly preferred embodiment of the invention, the extension product is amplified by PCR, said PCR is quantitative PCR, and the amplified nucleic acid molecules are quantified using an intercalating dye. In a preferred embodiment, the intercalating dye is selected from SYBRGreen® and EVAGRen .

さらに他の実施形態では、一般的な二本鎖分子とは対照的に、増幅生成物に特異的な信号生成システムを用いて増幅が検出され得る。これらの実施形態では、信号生成システムは、増幅生成物内にある配列に特異的に結合するプローブ核酸を含み得る。その場合、前記プローブ核酸は、直接または間接的に検出可能なラベルで標識化され得る。直接検出可能なラベルが、付加的な試薬を用いることなく直接検出できるものであるのに対して、間接的に検出可能なラベルは、1つ以上の付加的な試薬を用いることで検出できるものであり、例えば、前記ラベルは、2つ以上の成分からなる信号生成システムの一部である。多くの実施形態では、前記ラベルは直接検出可能なラベルであり、対象となる直接検出可能なラベルとしては、これらに限定されないが、蛍光ラベル、放射性同位体ラベル、化学発光ラベル等が挙げられる。多くの実施形態では、前記ラベルは蛍光ラベルであり、そのような実施形態で用いられる標識化試薬は、蛍光タグ化ヌクレオチド(fluorescently tagged nucleotide)、例えば、蛍光タグ化CTP(Cy3-CTP、Cy5-CTP等)である。ヌクレオチドをタグ化して標識化プローブ核酸を生成するのに用いられ得る蛍光部位としては、これらに限定されないが、フルオレセイン、およびCy3、Cy5、Alexa555、Bodipy630/650等のシアニン色素が挙げられる。当該技術で知られているように、上記のもの等の他のラベルを用いてもよい。   In yet other embodiments, amplification can be detected using a signal generation system specific to the amplification product, as opposed to common double-stranded molecules. In these embodiments, the signal generation system may include a probe nucleic acid that specifically binds to a sequence within the amplification product. In that case, the probe nucleic acid may be labeled with a detectable label directly or indirectly. Directly detectable labels can be detected directly without using additional reagents, whereas indirectly detectable labels can be detected by using one or more additional reagents For example, the label is part of a signal generation system consisting of two or more components. In many embodiments, the label is a directly detectable label, and the directly detectable label of interest includes, but is not limited to, a fluorescent label, a radioisotope label, a chemiluminescent label, and the like. In many embodiments, the label is a fluorescent label and the labeling reagent used in such embodiments is a fluorescently tagged nucleotide, such as fluorescently tagged CTP (Cy3-CTP, Cy5- CTP, etc.). Fluorescent moieties that can be used to tag nucleotides to generate labeled probe nucleic acids include, but are not limited to, fluorescein and cyanine dyes such as Cy3, Cy5, Alexa555, Bodipy630 / 650. Other labels such as those described above may be used as is known in the art.

特定の実施形態では、特異的に標識化されたプローブ核酸は、「エネルギー転移」ラベルで標識化される。本明細書で用いる「エネルギー転移」とは、蛍光基(fluorescent group)の蛍光放射が、蛍光修飾基(fluorescence-modifying group)によって変更されるプロセスを意味する。蛍光修飾基が消光基である場合、蛍光基からの蛍光放射が減衰(消光)する。エネルギー転移は、蛍光共鳴エネルギー転移を介して、または直接的なエネルギー転移を介して起こり得る。これらの2つの場合における厳密なエネルギー転移のメカニズムは異なる。なお、本願でのエネルギー転移への参照は、これらのメカニズムが異なる現象の全てを含むことが分かる。本明細書で用いる「エネルギー転移対」とは、エネルギー転移に加わる任意の2つの分子を意味する。一般に、前記分子の一方が蛍光基として作用し、他方が蛍光修飾基として作用する。「エネルギー転移対」は、その中でエネルギー転移が起こる単一の複合体を形成する分子の群を意味するものとして用いられる。そのような複合体は、例えば、互いに異なり得る2つの蛍光基と1つの消光基、2つの消光基と1つの蛍光基、または複数の蛍光基と複数の消光基とを含み得る。複数の蛍光基および/または複数の消光基が存在する場合、個々の基は互いに異なり得る。本明細書で用いる「蛍光共鳴エネルギー転移」または「FRET」とは、励起された蛍光基によって放たれた光が、蛍光修飾基によって少なくとも部分的に吸収されるエネルギー転移現象を意味する。蛍光修飾基が消光基であるなら、その基は吸収した光を波長の異なる光として出射することができるか、またはそれを熱として放射することができる。FRETは、蛍光基の発光スペクトラムと消光基の吸光スペクトラムとの間の重なりに依拠する。FRETは、消光基と蛍光基との間の距離にも依拠する。特定の臨界距離を越えると、消光基は、蛍光基によって放出された光を吸収することができないか、またはできてもその程度は不十分である。本明細書で用いる「直接エネルギー転移」とは、蛍光基と蛍光修飾基との間で光子のやりとりが起きないエネルギー転移メカニズムを意味する。単一のメカニズムに縛られることなく、直接エネルギー転移では、蛍光基と蛍光修飾基が、それぞれの電気構造を互いに妨げあうと考えられる。蛍光修飾基が消光基である場合は、蛍光基が光を発することさえも消光基によって妨げられることになる。   In certain embodiments, a specifically labeled probe nucleic acid is labeled with an “energy transfer” label. As used herein, “energy transfer” refers to a process in which the fluorescence emission of a fluorescent group is altered by a fluorescence-modifying group. When the fluorescent modifying group is a quenching group, the fluorescence emission from the fluorescent group is attenuated (quenched). Energy transfer can occur via fluorescence resonance energy transfer or via direct energy transfer. The exact energy transfer mechanism in these two cases is different. In addition, it turns out that the reference to the energy transfer in this application includes all the phenomena from which these mechanisms differ. As used herein, “energy transfer pair” means any two molecules that participate in energy transfer. In general, one of the molecules acts as a fluorescent group and the other acts as a fluorescent modifying group. “Energy transfer pair” is used to mean a group of molecules that form a single complex in which energy transfer occurs. Such a complex can include, for example, two fluorescent groups and one quenching group, which can be different from each other, two quenching groups and one fluorescent group, or multiple fluorescent groups and multiple quenching groups. When multiple fluorescent groups and / or multiple quenching groups are present, the individual groups can be different from one another. As used herein, “fluorescence resonance energy transfer” or “FRET” refers to an energy transfer phenomenon in which light emitted by an excited fluorescent group is at least partially absorbed by the fluorescent modifying group. If the fluorescent modifying group is a quenching group, the group can emit the absorbed light as light of a different wavelength or it can emit it as heat. FRET relies on the overlap between the emission spectrum of the fluorescent group and the extinction spectrum of the quenching group. FRET also relies on the distance between the quenching group and the fluorescent group. Beyond a certain critical distance, the quenching group is unable to absorb the light emitted by the fluorescent group, or if not enough. As used herein, “direct energy transfer” means an energy transfer mechanism in which no photon exchange occurs between a fluorescent group and a fluorescent modifying group. Without being bound by a single mechanism, it is believed that in direct energy transfer, the fluorescent group and the fluorescent modifying group interfere with each other's electrical structure. If the fluorescent modifying group is a quenching group, the quenching group will prevent even the fluorescent group from emitting light.

エネルギー転移標識化プローブ核酸、例えば、オリゴヌクレオチドは、ドナー、アクセプター、および標的核酸結合ドメインを含んでいる限り、様々な異なる構成を有していてもよい。そのため、本発明の方法のこれらの実施形態で用いられるエネルギー転移標識化オリゴヌクレオチドは、蛍光エネルギードナー、即ち、ドナーが位置するフルオロホアドメインと、蛍光エネルギーアクセプター、即ち、アクセプターが位置するアクセプタードメインとを含む核酸ディテクターである。上記のように、ドナードメインはドナーフルオロホアを含む。ドナーフルオロホアは、核酸ディテクターのどこに位置していてもよいが、一般的にはディテクターの5’末端に存在する。アクセプタードメインは蛍光エネルギーアクセプターを含む。同アクセプターは、アクセプタードメインのどこに位置していてもよいが、一般的には核酸ディテクターまたはプローブの3’末端に存在する。   An energy transfer labeled probe nucleic acid, eg, an oligonucleotide, may have a variety of different configurations as long as it includes a donor, acceptor, and target nucleic acid binding domain. Thus, the energy transfer labeled oligonucleotides used in these embodiments of the methods of the invention comprise a fluorescent energy donor, i.e., a fluorophore domain in which the donor is located, and a fluorescence energy acceptor, i.e., an acceptor in which the acceptor is located A nucleic acid detector comprising a domain. As described above, the donor domain includes a donor fluorophore. The donor fluorophore may be located anywhere on the nucleic acid detector, but is generally present at the 5 'end of the detector. The acceptor domain includes a fluorescent energy acceptor. The acceptor may be located anywhere in the acceptor domain, but is generally present at the 3 'end of the nucleic acid detector or probe.

フルオロホアドメインおよびアクセプタードメインに加えて、エネルギー転移標識化プローブオリゴヌクレオチドは、例えば、(上記で定義の)厳密なハイブリダイゼーション条件下で(上記の)対象となる増幅生成物中にある標的核酸配列に結合する標的核酸結合ドメインも含む。この標的結合ドメインは、通常約10〜約60ヌクレオチド長の範囲であり、一般的には約15〜約30ヌクレオチド長である。オリゴヌクレオチドおよびアッセイ自体の性質に応じて、標的結合ドメインは、鋳型核酸の一領域またはプライマー伸長生成物の一領域にハイブリダイズし得る。例えば、アッセイが、例えばTaqMan(登録商標)型オリゴヌクレオチドプローブを用いる5’ヌクレアーゼアッセイの場合、標的結合ドメインは、厳密な条件下で、プライマー結合サイトの下流またはプライマー結合サイトの3’である鋳型核酸の標的結合サイトにハイブリダイズする。代替的な実施形態、例えば、分子ビーコン型アッセイでは、標的結合ドメインが、プライマー伸長生成物の一ドメインにハイブリダイズする。これらの実施形態で用いられる、上記の3つのドメインを全て含むエネルギー転移標識化オリゴヌクレオチドの全長は、通例、約10〜約60オリゴヌクレオチド長の範囲であり、一般的には約15〜約30ヌクレオチド長である。   In addition to the fluorophore domain and the acceptor domain, the energy transfer labeled probe oligonucleotide can, for example, target nucleic acids in the amplification product of interest (as described above) under stringent hybridization conditions (as defined above). Also included is a target nucleic acid binding domain that binds to the sequence. This target binding domain usually ranges from about 10 to about 60 nucleotides in length, and is generally from about 15 to about 30 nucleotides in length. Depending on the nature of the oligonucleotide and the assay itself, the target binding domain may hybridize to a region of the template nucleic acid or a region of the primer extension product. For example, if the assay is a 5 ′ nuclease assay using, for example, a TaqMan® type oligonucleotide probe, the target binding domain is a template that is, under stringent conditions, downstream of the primer binding site or 3 ′ of the primer binding site. Hybridizes to the target binding site of the nucleic acid. In alternative embodiments, such as molecular beacon type assays, the target binding domain hybridizes to one domain of the primer extension product. The total length of energy transfer labeled oligonucleotides used in these embodiments, including all three of the above domains, typically ranges from about 10 to about 60 oligonucleotides in length, generally from about 15 to about 30. Nucleotide length.

特定の実施形態では、エネルギー転移標識化オリゴヌクレオチドは、エネルギー転移標識化オリゴヌクレオチドが標的核酸にハイブリダイズしていない場合は、フルオロホアの励起に際してエネルギー転移標識化オリゴヌクレオチドプローブのフルオロホアとアクセプターとの間でエネルギー転移が起きるように構成されている。   In certain embodiments, the energy transfer labeled oligonucleotide is between the fluorophore and acceptor of the energy transfer labeled oligonucleotide probe upon excitation of the fluorophore when the energy transfer labeled oligonucleotide is not hybridized to the target nucleic acid. It is configured to cause energy transfer.

特定の実施形態では、オリゴヌクレオチドは、分子内構造を形成しない一本鎖分子であり、ドナーとアクセプターの間隔が一本鎖リニア形式のエネルギー転移をもたらすためにエネルギー転移が起こる。これらの実施形態では、標識化オリゴヌクレオチドプローブが標的核酸にハイブリダイズした時のフルオロホア励起の際に標識化オリゴヌクレオチドプローブのフルオロホアとアクセプターとの間でもエネルギー転移が起こる。そのような標識化オリゴヌクレオチドプローブの具体例としては、参照によりその開示が本明細書に含まれる米国特許第6,248,526号(およびHeld et al., Genome Res. (1996) 6:986-994; Holland et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA (1991) 88:7276-7280;およびLee et al., Nuc. Acids Res. (1993) 21:3761-3766)に記載のTaqMan(登録商標)型プローブが挙げられる。これらの実施形態の多くでは、標的核酸結合ドメインは、鋳型核酸の配列にハイブリダイズする、即ち相補的である。即ち、標的核酸結合ドメインの標的核酸は、鋳型核酸に存在する配列(即ち、擬似標的核酸(pseudotarget nucleic acid)または代替核酸(surrogate nucleic acid))である。   In certain embodiments, the oligonucleotide is a single-stranded molecule that does not form an intramolecular structure, and energy transfer occurs because the donor-acceptor spacing results in a single-stranded linear form of energy transfer. In these embodiments, energy transfer also occurs between the fluorophore of the labeled oligonucleotide probe and the acceptor upon fluorophore excitation when the labeled oligonucleotide probe is hybridized to the target nucleic acid. Specific examples of such labeled oligonucleotide probes include US Pat. No. 6,248,526 (and Held et al., Genome Res. (1996) 6: 986, the disclosure of which is incorporated herein by reference). -994; Holland et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA (1991) 88: 7276-7280; and Lee et al., Nuc. Acids Res. (1993) 21: 3761-3766). (Registered trademark) type probe. In many of these embodiments, the target nucleic acid binding domain hybridizes, ie is complementary, to the sequence of the template nucleic acid. That is, the target nucleic acid of the target nucleic acid binding domain is a sequence (ie, a pseudotarget nucleic acid or a surrogate nucleic acid) present in the template nucleic acid.

他の実施形態では、プローブオリゴヌクレオチドは、エネルギー転移標識化オリゴヌクレオチドプローブが標的核酸にハイブリダイズした時のフルオロホア励起の際に、エネルギー転移標識化オリゴヌクレオチドプローブのフルオロホアとアクセプターとの間でエネルギー転移が起きないような構造を有する。これらの種類のプローブ構造の例としては、スコーピオンプローブ(Whitcombe et al., Nature Biotechnology(1999) 17:804-807; 米国特許第6,326,145号に記載のもの。これらの開示は参照により本明細書に含まれる。)、サンライズプローブ(Nazarenko et al., Nuc. Acids Res.(1997) 25:2516-2521; 米国特許第6,117,635号に記載のもの。これらの開示は参照により本明細書に含まれる。)、分子ビーコン(Tyagi et al., Nature Biotechnology (1996) 14:303-308; 米国特許第5,989,823号。これらの開示は参照により本明細書に含まれる。)、および配座補助プローブ(conformationally assisted probes)(米国仮出願60/138,376号に記載のもの。その開示は参照により本明細書に含まれる。)が挙げられる。これらの実施形態の多くでは、標的結合配列またはドメインが、増幅反応のプライマー伸長生成物の配列には相補的であるが、擬似標的核酸にある配列には相補的ではないハイブリダイゼーションドメインを含む。   In other embodiments, the probe oligonucleotide is capable of energy transfer between the fluorophore and acceptor of the energy transfer labeled oligonucleotide probe upon fluorophore excitation when the energy transfer labeled oligonucleotide probe is hybridized to the target nucleic acid. Has a structure that does not occur. Examples of these types of probe structures include those described in Scorpion probes (Whitcombe et al., Nature Biotechnology (1999) 17: 804-807; US Pat. No. 6,326,145, the disclosures of which are incorporated by reference). Included in this specification), sunrise probes (as described in Nazarenko et al., Nuc. Acids Res. (1997) 25: 2516-2521; US Pat. No. 6,117,635, the disclosures of which are hereby incorporated by reference) ), Molecular beacons (Tyagi et al., Nature Biotechnology (1996) 14: 303-308; US Pat. No. 5,989,823, the disclosures of which are hereby incorporated by reference). And conformally assisted probes (as described in US Provisional Application No. 60 / 138,376, the disclosure of which is hereby incorporated by reference). In many of these embodiments, the target binding sequence or domain comprises a hybridization domain that is complementary to the sequence of the primer extension product of the amplification reaction but not complementary to the sequence in the pseudo-target nucleic acid.

本発明の方法における次の工程は、対象となる標識化増幅生成物から信号を検出する工程であり、用いられる特定の信号生成システムに応じて信号の検出が異なり得る。特定の実施形態では、単に検出可能な信号の有無、例えば蛍光が測定され、それを当該アッセイで用い、例えば、擬似標的核酸および/またはその増幅生成物の検出により標的核酸の有無を測定または特定する。用いられる特定のラベルに応じて、信号の検出は標的核酸の有無を示し得る。   The next step in the method of the invention is to detect a signal from the labeled amplification product of interest, and the detection of the signal may vary depending on the particular signal generation system used. In certain embodiments, simply the presence or absence of a detectable signal, such as fluorescence, is measured and used in the assay to determine or identify the presence or absence of a target nucleic acid, for example, by detection of a pseudo target nucleic acid and / or its amplification product. To do. Depending on the particular label used, detection of the signal can indicate the presence or absence of the target nucleic acid.

信号生成システムが蛍光信号生成システムである実施形態では、信号の検出は一般的に蛍光信号の変化を反応混合物から検出して、アッセイの結果を得ることを含む。言い換えれば、反応混合物によって生成された蛍光信号のあらゆる変調が評価される。用いられるラベルの性質によって、前記変化は蛍光の増加または減少であり得るが、特定の実施形態では蛍光の増加である。任意の簡便な手段、例えば、熱安定性キュベット蛍光光度計またはプレートリーダー蛍光光度計等の好適な蛍光光度計を用いて、蛍光の増加を調べるために試料がスクリーニングされる。蛍光を公知の蛍光光度計を用いて観察することが好適である。これらの装置からの信号が、例えば光電子倍増電圧の形でデータ処理ボードに送られ、各試料の管に関連付けられたスペクトラムに変換される。複数の管、例えば96本の管を同時に評価することができる。   In embodiments where the signal generation system is a fluorescence signal generation system, the detection of the signal generally includes detecting a change in the fluorescence signal from the reaction mixture to obtain an assay result. In other words, any modulation of the fluorescence signal produced by the reaction mixture is evaluated. Depending on the nature of the label used, the change may be an increase or decrease in fluorescence, but in certain embodiments is an increase in fluorescence. Samples are screened for any increase in fluorescence using any convenient means, for example, a suitable fluorometer such as a thermostable cuvette fluorometer or plate reader fluorometer. It is preferable to observe the fluorescence using a known fluorometer. Signals from these devices are sent to a data processing board, for example in the form of a photomultiplier voltage, and converted to a spectrum associated with each sample tube. Multiple tubes, for example 96 tubes, can be evaluated simultaneously.

前記検出プロトコルが、例えばリアルタイムPCR反応プロトコルで用いられるようなリアルタイムプロトコルである場合、データがこのように頻繁な間隔で、例えば3分間に一回、反応全体を通して収集され得る。各周期の間試料からの反応分子の蛍光を観察することにより、増幅反応の進展を様々な方法で観察することができる。例えば、融解ピーク(melting peak)によって提供されるデータを、例えば融解ピーク下の領域を計算し、これらのデータを周期の数に対してプロットすることで分析することができる。本発明の好ましい実施形態では、蛍光信号が、二本鎖核酸分子にインターカレートする色素を用いて得られ、前記インターカレート色素はSYBRGreen(登録商標)およびEvaGreenTMから選択されることが好ましい。 If the detection protocol is a real-time protocol, such as used in a real-time PCR reaction protocol, data can be collected throughout the reaction at such frequent intervals, for example once every 3 minutes. By observing the fluorescence of the reaction molecules from the sample during each period, the progress of the amplification reaction can be observed in various ways. For example, the data provided by the melting peak can be analyzed, for example, by calculating the area under the melting peak and plotting these data against the number of periods. In a preferred embodiment of the invention, the fluorescent signal is obtained using a dye that intercalates into a double stranded nucleic acid molecule, said intercalating dye being preferably selected from SYBRGreen® and EvaGreen ™. .

このように生成されたスペクトラムは、例えば、色素等の予め選択された蛍光部位の「はまり(fits)」を用いて各信号部位(即ちフルオロホア)を表すピークを形成するように分解することができる。各信号の強度値を表すピーク下の領域を決定し、必要に応じて互いの商として表される。信号強度の差異および/または比は、標識化プローブの変化を、反応を通じてまたは温度等の異なる反応条件で記録することを可能にする。前記変化は、オリゴヌクレオチドプローブと標的配列との間の結合現象または標的配列に結合したオリゴヌクレオチドの分解に関連する。差分ピーク(differential peak)下の領域の積分は、標識化効果の強度値の計算を可能にする。   The spectrum generated in this way can be decomposed to form peaks representing each signal site (ie, fluorophore) using “fits” of preselected fluorescent sites such as dyes, for example. . The area under the peak representing the intensity value of each signal is determined and represented as a quotient of each other as needed. Signal intensity differences and / or ratios allow changes in labeled probes to be recorded throughout the reaction or at different reaction conditions such as temperature. Said change is associated with the binding phenomenon between the oligonucleotide probe and the target sequence or the degradation of the oligonucleotide bound to the target sequence. The integration of the area under the differential peak allows calculation of the intensity value of the labeling effect.

蛍光の変化を求めるために混合物をスクリーニングすることで、試料がプライマー伸長反応の終わりに一度スクリーニングされたか、または複数回、例えば増幅反応の各サイクルの後でスクリーニング(例えば、リアルタイムPCRモニタリングでなされるように)されたかによって、1つ以上のアッセイの結果がもたらされる。   By screening the mixture for changes in fluorescence, the sample was screened once at the end of the primer extension reaction, or screened multiple times, eg after each cycle of the amplification reaction (eg, with real-time PCR monitoring) The result of one or more assays.

上記のように生成されたデータは、様々な方法で読み解くことができる。最も単純な方式では、増幅反応の最中またはその最後における試料からの蛍光の増加または減少は、例えば反応混合物中で検出された増幅生成物の量に関連付けられていることから、試料中に存在する標的検体の量の増加を示し、増幅反応が進み、そのため当初の試料に標的検体が実際に存在していたことを示唆する。増幅工程に渡って増幅反応をモニタリングすることによって定量も可能となる。定量は、上記のように反応混合物中の1つ以上の核酸コントロールをアッセイすることも含み得る。   The data generated as described above can be interpreted in various ways. In the simplest manner, an increase or decrease in fluorescence from the sample during or at the end of the amplification reaction is present in the sample, for example because it is related to the amount of amplification product detected in the reaction mixture. Increase in the amount of target analyte to be performed and the amplification reaction proceeds, thus suggesting that the target analyte was actually present in the original sample. Quantification is also possible by monitoring the amplification reaction over the amplification process. Quantification can also include assaying one or more nucleic acid controls in the reaction mixture as described above.

このように、標的検体の存在を調べるために、反応混合物が容易にスクリーニング(または評価またはアッセイ等)され得る。本発明の方法は、単一の標的検体の検出および試料中において2つ以上の異なる標的検体がアッセイされる多重分析に好適である。これらの後者の多重分析の場合では、用いられ得るプローブの異なるセットの数は、通常約2〜約20以上の範囲、例えば最高で100以上、1000以上等である。   In this way, the reaction mixture can be easily screened (or evaluated or assayed, etc.) to determine the presence of the target analyte. The method of the invention is suitable for detection of a single target analyte and for multiplex analysis in which two or more different target analytes are assayed in a sample. In the case of these latter multiplex analyses, the number of different sets of probes that can be used is usually in the range of about 2 to about 20 or more, for example up to 100 or more, 1000 or more, and the like.

複数の異なる近接プローブのセットを用いて一回の反応で多くの検体を同時に分析することは(多重化)、3’エキノヌクレアーゼ法により実現される特異性および感度の増大によって可能になる。各プローブセットは、同プローブセットによって調べられている検体の有無、量、および/または位置を特定するのに用いることができる独自の伸長生成物を生成するように設計することができる。その伸長生成物は直接、好ましくは増幅の後で、液体クロマトグラフィー、電気泳動法、質量分析法、顕鏡法、リアルタイムPCR(定量PCR)、蛍光プローブ等を含む文献から公知で、十分に確立された核酸分子の分析方法を用いて検出され得る。本発明の方法の好ましい実施形態では、定量またはリアルタイムPCRが用いられる。とりわけ対象となるのは、本発明とDNAアレイ読み出し形式との組み合わせである。本明細書に記載の多重近接伸長アッセイに由来するいくつかの独自の伸長生成物が、その伸長生成物の配列に相補的なオリゴヌクレオチド配列(タグ)を数多く保持する標準化DNAアレイにハイブリダイズされ得る。そのアレイにハイブリダイズされた各伸長生成物は、DNAアレイ上のその位置により特定され、所定のハイブリダイゼーションスポットで検出された強度は、その特定の伸長生成物の量そしてその伸長生成物の元となる検体の量を示すものとなる。伸長生成物の検出は、分光測定、蛍光、放射性同位体等により実現され得る。増幅反応(PCR)において蛍光標識化プライマーまたは蛍光標識化ヌクレオチドを用いることで、伸長生成物に蛍光部位が簡便に導入され得る。DNAアレイは、少数のスポットを含む膜上の単純なドットブロットアレイであるか、または数百、数千のスポットを保持する高密度アレイであり得る。   Analyzing many analytes simultaneously in a single reaction using multiple different sets of proximity probes (multiplexing) is made possible by the increased specificity and sensitivity achieved by the 3 'echinonuclease method. Each probe set can be designed to produce a unique extension product that can be used to identify the presence, amount, and / or location of the analyte being examined by the probe set. The extension products are known and well established directly from literature, preferably after amplification, including liquid chromatography, electrophoresis, mass spectrometry, microscopy, real-time PCR (quantitative PCR), fluorescent probes, etc. It can be detected using a method for analyzing nucleic acid molecules. In a preferred embodiment of the method of the invention, quantitative or real-time PCR is used. Of particular interest is the combination of the present invention with a DNA array readout format. Several unique extension products derived from the multiplex proximity extension assay described herein are hybridized to a standardized DNA array carrying a number of oligonucleotide sequences (tags) that are complementary to the sequence of the extension products. obtain. Each extension product hybridized to the array is identified by its position on the DNA array, and the intensity detected at a given hybridization spot depends on the amount of that particular extension product and the origin of the extension product. This indicates the amount of the sample. The detection of extension products can be realized by spectroscopic measurements, fluorescence, radioisotopes and the like. By using fluorescently labeled primers or fluorescently labeled nucleotides in the amplification reaction (PCR), a fluorescent site can be easily introduced into the extension product. The DNA array can be a simple dot blot array on a membrane containing a small number of spots, or it can be a high density array holding hundreds or thousands of spots.

非特異性の核酸のハイブリダイゼーションに関連するバックグラウンドをさらに低減するために、本発明の方法に変更が加えられ得る。そのような変更としては、あらゆる非特異性の核酸のハイブリダイゼーションを低減するように本発明の方法を調整することが挙げられる。いくつかの実施形態では、弱く且つ非特異的なDNAハイブリダイゼーションを低減するために、試料および近接プローブを含む混合物にタンパク質が加えられ得る。例えば、プライマー伸長反応およびPCR反応の歩留まりおよび特異性を高めるために、大腸菌一本鎖DNA結合タンパク質が用いられている(米国特許第5,449,603号および5,534,407号)。ファージT4の遺伝子32タンパク質(一本鎖DNA結合タンパク質)は、より大きなDNA断片を増幅する能力を明らかに向上させ(Schwartz, et al., Nucl. Acids Res. 18: 1079 (1990))、DNAポリメラーゼの忠実性を高める(Huang, DNA Cell. Biol. 15: 589-594 (1996))。そのようなタンパク質を用いる場合、反応混合物中のその濃度が約1ng/μL〜約10ng/μLを含む約0.1ng/μL〜約100ng/μL等の約0.01ng/μL〜約1μg/μLの範囲になるように用いられる。   Modifications can be made to the methods of the invention to further reduce the background associated with non-specific nucleic acid hybridization. Such modifications include adjusting the methods of the invention to reduce any non-specific nucleic acid hybridization. In some embodiments, proteins can be added to the mixture containing the sample and proximity probe to reduce weak and non-specific DNA hybridization. For example, E. coli single stranded DNA binding proteins have been used to increase the yield and specificity of primer extension and PCR reactions (US Pat. Nos. 5,449,603 and 5,534,407). The gene T32 protein (single-stranded DNA binding protein) of phage T4 clearly improves the ability to amplify larger DNA fragments (Schwartz, et al., Nucl. Acids Res. 18: 1079 (1990)) Increase the fidelity of the polymerase (Huang, DNA Cell. Biol. 15: 589-594 (1996)). When using such proteins, the concentration in the reaction mixture is about 0.01 ng / μL to about 1 μg / μL, such as about 0.1 ng / μL to about 100 ng / μL, including about 1 ng / μL to about 10 ng / μL. It is used to be in the range.

いくつかの実施形態では、poly-A RNAおよび/またはバルクRNA(bulk RNA)をアッセイに加えることによってバックグラウンドが低減され得る。バルクRNAはトータルRNAとしても知られている。即ち、バルクRNAは単に試料、例えば2以上の形体を含み、好ましくは同試料中に存在する様々な種類のRNAの全て、例えばmRNA、rRNA、マイクロRNA等を含む細胞から抽出したトータルRNAである。   In some embodiments, background can be reduced by adding poly-A RNA and / or bulk RNA to the assay. Bulk RNA is also known as total RNA. That is, bulk RNA is simply total RNA extracted from a sample, including, for example, two or more forms, preferably all of the various types of RNA present in the sample, such as mRNA, rRNA, microRNA, etc. .

他の実施形態では、弱く且つ非特異的なDNAハイブリダイゼーションを低減するために、部分的に二重鎖の核酸が、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインとして用いられ得る。   In other embodiments, partially double stranded nucleic acids can be used as the nucleic acid domains of the first and second proximity probes to reduce weak and non-specific DNA hybridization.

上記のように、本発明の方法は、第1および第2のプローブが検体に結合した場合のみ、同プローブの核酸ドメインの間で相互作用が起こるように設計されている。何故なら、フリーで保護されてない3’末端を有する結合していないプローブの核酸ドメインは、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分によって完全にまたは部分的に分解されるからである。しかしながら、この種のアッセイの全てに言えることであるが、これを常に保証することはできず、溶液中でプローブがランダムに近接すると、核酸ドメインのバックグラウンド相互作用がある程度起こり得る(スプリントによってプローブの核酸ドメインが互いにハイブリダイズすることを、そのような相互作用が起こるために必要とする実施形態では、この可能性が低減される。それは、2プローブアッセイと比較した場合、3つのドメインの全てがランダムに近接する可能性が低減されるためであるが、それでもある状況では依然として生じ得る)。結合していない(即ち反応していない)プローブによるバックグラウンドの可能性を低減するかまたは最小限に留めるために、上記で説明し当該技術で公知な他のブロッキング剤に加えて、ブロッキングオリゴヌクレオチドが用いられ得る。好ましい実施形体では、近接プローブを加える前に、試料が1つ以上のブロッキング剤、例えばBSA等と共にインキュベートされ得る。   As described above, the method of the present invention is designed such that an interaction occurs between the nucleic acid domains of the probe only when the first and second probes bind to the analyte. This is because the nucleic acid domain of an unbound probe having a 3 'end that is free and unprotected is completely or partially degraded by components that contain 3' echinonuclease activity. However, as with any assay of this type, this cannot always be guaranteed, and if the probes are in close proximity in solution, some background interaction of the nucleic acid domain can occur (probing by splint). In embodiments where such nucleic acid domains require that their nucleic acid domains hybridize to each other, this possibility is reduced, as all three domains are compared when compared to a two-probe assay. Is still possible in some circumstances). In order to reduce or minimize the possibility of background due to unbound (ie unreacted) probes, in addition to other blocking agents described above and known in the art, blocking oligonucleotides Can be used. In a preferred embodiment, the sample can be incubated with one or more blocking agents, such as BSA, before adding the proximity probe.

ブロッキングオリゴヌクレオチドは、第1および第2の近接プローブの核酸ドメインのフリーな末端に結合(即ち、ハイブリダイズまたはアニール)する。そのため、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、5’近接プローブの核酸ドメインのフリーな3’OH末端および3’近接プローブの核酸ドメインのフリーな5’ホスフェート末端に結合し得る。例えばスプリントオリゴヌクレオチドが高局所濃度で存在する場合、ブロッキングオリゴヌクレオチドの結合が競り負けることがあり、これは本発明のいくつかの実施形態で起こり得る。このように、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、検体結合がない場合は、第1および第2のドメインがスプリントにハイブリダイズするのを妨げ得る。他の実施形態では、1つ以上の特定の「競合」オリゴヌクレオチドが、例えば近接プローブが標的検体に結びついた後にアッセイに加えられ、プローブの核酸ドメインの末端からブロッキングオリゴヌクレオチドを分離させて、近接するプローブのドメインが相互作用できるようにする。そのため、5’および/または3’プローブのフリーな末端は、それらが検体に結合された後まで相互作用することが妨げられる。スプリントオリゴヌクレオチドが用いられ、第3の近接プローブの核酸ドメインを形成する実施形態では、3つのプローブの全てが検体に結合した時、スプリントの局所濃度は、ブロッキングオリゴヌクレオチドに競り勝つのに十分であるため、第1および第2ドメインがスプリントにハイブリダイズしてブロッキングオリゴヌクレオチドが置換される。   The blocking oligonucleotide binds (ie, hybridizes or anneals) to the free ends of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes. Thus, the blocking oligonucleotide can bind to the free 3 'OH end of the 5' proximity probe nucleic acid domain and the free 5 'phosphate end of the 3' proximity probe nucleic acid domain. For example, if the splint oligonucleotide is present at a high local concentration, the binding of the blocking oligonucleotide may compete and this may occur in some embodiments of the invention. Thus, the blocking oligonucleotide can prevent the first and second domains from hybridizing to the splint in the absence of analyte binding. In other embodiments, one or more specific “competing” oligonucleotides are added to the assay, eg, after the proximity probe is bound to the target analyte, separating the blocking oligonucleotide from the end of the nucleic acid domain of the probe, Allow the probe domains to interact. As such, the free ends of the 5 'and / or 3' probes are prevented from interacting until after they are bound to the analyte. In embodiments where a splint oligonucleotide is used to form the nucleic acid domain of the third proximity probe, when all three probes bind to the analyte, the local concentration of the splint is sufficient to compete against the blocking oligonucleotide. Thus, the first and second domains hybridize to the sprint and replace the blocking oligonucleotide.

そのため、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、バックグラウンドを低減してアッセイの感度を高める上で、競争ベースの方法の使用を可能にする。   Thus, blocking oligonucleotides allow the use of competition-based methods in reducing background and increasing assay sensitivity.

ブロッキングオリゴヌクレオチドの長さは、約4〜100ヌクレオチド、例えば6〜75または10〜50ヌクレオチドの範囲であり得る。それらは、第1または第2のプローブの核酸ドメインのフリーな末端にある、またはその付近の領域にハイブリダイズし得る(「付近」とは、フリーな3’または5’末端の1〜20、または1〜10ヌクレオチド、例えば1〜6ヌクレオチド以内を意味する。)。ハイブリダイゼーションの領域は、3〜15ヌクレオチド長、例えば3〜12、3〜10、3〜8、4〜8、3〜6、4〜6ヌクレオチド長であり得る。   The length of the blocking oligonucleotide can range from about 4-100 nucleotides, such as 6-75 or 10-50 nucleotides. They can hybridize to a region at or near the free end of the nucleic acid domain of the first or second probe ("near" refers to 1-20 at the free 3 'or 5' end, Or within 1 to 10 nucleotides, such as 1 to 6 nucleotides). The region of hybridization can be 3-15 nucleotides long, eg, 3-12, 3-10, 3-8, 4-8, 3-6, 4-6 nucleotides long.

一般に、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、それぞれのプローブよりも多く、例えば2〜1000倍、例えば20〜500、50〜300、100〜500または100〜300倍、例えば20、200、または300倍多く用いられる。   Generally, the blocking oligonucleotide is used in a larger amount than the respective probe, for example, 2 to 1000 times, such as 20 to 500, 50 to 300, 100 to 500, or 100 to 300 times, such as 20, 200, or 300 times.

一般に、競合オリゴヌクレオチドは、ブロッキングオリゴヌクレオチドよりも多く、例えば2〜1000倍、例えば20〜500、50〜300、100〜500、または100〜300倍、例えば20、200または300倍多く用いられる。   In general, competing oligonucleotides are used more often than blocking oligonucleotides, for example 2-1000 times, such as 20-500, 50-300, 100-500, or 100-300 times, such as 20, 200 or 300 times.

親和性が低く、且つ結合速度が遅い近接プローブを用いて検体を検出する場合、十分に高い濃度で近接プローブをプレインキュベートする工程によって、近接プローブの検体への結合が促進される。このプレインキュベート工程は、大量の冷バッファー(例えば、検体または近接プローブを含まないバッファー)中で素早く希釈され、次いでこの希釈物の一部が伸長反応混合物に添加される。約4℃〜約10℃を含む、例えば約0℃〜約20℃の範囲の低温によって、既存の近接プローブ−検体複合体の分離が極力抑えられるのと同時に、大幅な希釈により、結合していない近接プローブの濃度が低減されるため、それらの反応性が低減され、バックグラウンド信号が極力抑えられる。   When detecting an analyte using a proximity probe with low affinity and a slow binding rate, the step of preincubating the proximity probe at a sufficiently high concentration promotes the binding of the proximity probe to the analyte. This preincubation step is quickly diluted in a large amount of cold buffer (eg, a buffer that does not contain analyte or proximity probe), and then a portion of this dilution is added to the extension reaction mixture. Low temperatures, including about 4 ° C. to about 10 ° C., for example in the range of about 0 ° C. to about 20 ° C., minimize the separation of existing proximity probe-analyte complexes, while at the same time binding by significant dilution. Since the concentration of non-proximal probes is reduced, their reactivity is reduced and the background signal is minimized.

そのような実施形態では、約1μl〜約20μlの少量のインキュベート体積、例えば、約1μl、または約2μl、または約3μl、または約4μl、または約5μl、または約6μlの試料および近接プローブを用いてアッセイが行われる。最終的なインキュベート体積における近接プローブの有効濃度は希釈されるため、バックグラウンドが低減されるのと同時に、信号が維持される。これは、第1および第2の核酸ドメインが伸長される前に、プローブと検体との間の結合が分離する時間がないためである。伸長生成物が100μl超またはそれ以上等のおおきな量から伸張生成物を濃縮することができる限り、この手法は、非常に高い感度と近接依存的な相互作用の検出を可能にする。そのような実施形態では、一本鎖結合タンパク質を用いることによって、プローブとプローブの相互作用を低減させることができる。   In such embodiments, using a small incubation volume of about 1 μl to about 20 μl, for example, using about 1 μl, or about 2 μl, or about 3 μl, or about 4 μl, or about 5 μl, or about 6 μl of sample and proximity probe The assay is performed. Since the effective concentration of the proximity probe in the final incubation volume is diluted, the signal is maintained while the background is reduced. This is because there is no time for the bond between the probe and analyte to separate before the first and second nucleic acid domains are extended. As long as the extension product can concentrate the extension product from a large amount, such as greater than 100 μl or more, this approach allows very high sensitivity and proximity-dependent interaction detection. In such an embodiment, the interaction between the probe and the probe can be reduced by using a single-stranded binding protein.

複合試料に伴う問題は、分析の前に複合試料を希釈することによって解消され得る。これによりプローブが非特異的に結合し得るタンパク質の量が大幅に低減するため、必要となるプローブの濃度が低減される。検体も希釈されるものの、高い感度の近接プロービングによって良好な検出および定量がもたらされる。   The problems with composite samples can be eliminated by diluting the composite sample prior to analysis. This greatly reduces the amount of protein to which the probe can bind non-specifically, thus reducing the required probe concentration. Although analytes are also diluted, high sensitivity proximity probing provides good detection and quantification.

本発明の方法は、上記のように均質的に(即ち、溶液中で)用いてもよいし、あるいは、固相を使い異質的に用いてもよい。後者では、例えば結合検体が固相に上に固定化されるため、洗浄工程の使用が可能になる。固相アッセイの使用は、とりわけ難しい試料を検出する上で、洗浄工程が抑制成分の除去を手助けし、望ましくない程大量の試料から検体を濃縮することができるという利点を提供する。結合していない検体およびプローブを洗浄により除去できるため、より高濃度でより大量の近接プローブを用いることができる。洗浄によって、結合していない、または共役していないプローブを取り除くことができるということは、固相アッセイでは均質アッセイと比較して純度の低い近接プローブが許容されることも意味する。   The method of the present invention may be used homogeneously (ie, in solution) as described above, or may be used heterogeneously using a solid phase. In the latter case, for example, since the bound analyte is immobilized on the solid phase, the washing step can be used. The use of a solid phase assay offers the advantage that the wash step can help remove inhibitory components and concentrate analytes from an undesirably large amount of sample, especially in detecting difficult samples. Since unbound analytes and probes can be removed by washing, higher concentrations and larger numbers of proximity probes can be used. The ability to remove unbound or unconjugated probes by washing also means that solid phase assays allow for proximity probes that are less pure than homogeneous assays.

検体の固相への固定化は様々な方法で実現し得る。従って、本発明の固相アッセイのいくつかの実施形態が考えられる。そのような一実施形態では、第1および第2の近接プローブ(使用される場合は第3の近接プローブも)のうちの1つ(またはそれ以上)が固相(または固体担体)に固定化され得る(または固定化が可能である)。まず、検体は1つ(またはそれ以上)の固定化された(または固定化が可能な)プローブによって捕捉され、次に、その後加えられたプローブによって結合される。そのようなスキームでは、前述の結合活性効果が結合工程の間には存在しないかもしれないが、それは洗浄工程に関係する。結合活性効果が検出(結合)工程にも寄与するように、固定化されてない/固定化不可能なプローブを反応混合物に加えるのと同時に、固相に結合された(即ち、固定化されたまたは固定化可能な)プローブに検体を接触させることが好ましい。   The immobilization of the specimen on the solid phase can be realized by various methods. Thus, several embodiments of the solid phase assay of the present invention are contemplated. In one such embodiment, one (or more) of the first and second proximity probes (and third proximity probe, if used) is immobilized on a solid phase (or solid support). (Or immobilization is possible). First, the analyte is captured by one (or more) immobilized (or immobilizable) probe and then bound by the subsequently added probe. In such a scheme, the aforementioned binding activity effect may not exist during the binding process, but it relates to the washing process. A non-immobilized / non-immobilizable probe was added to the reaction mixture at the same time as it was bound to the solid phase (ie, immobilized) so that the binding activity effect also contributed to the detection (binding) step. It is preferable that the specimen is brought into contact with a probe that can be immobilized.

固定化された近接プローブは、任意の簡便な方法で固定化、即ち担体に結合され得る。そのため、固定化の方法または手段および固体担体は、好みに応じて、当該技術で公知で、文献に記載の多数の固定化手段および固体担体から選択され得る。そのため、プローブは、例えば検体結合ドメインを介して(例えば、化学架橋により)直接担体に結合してもよいし、リンカー基または中間結合基により(例えばビオチン−ストレプトアビジン相互作用により)間接的に結合してもよい。そのため、近接プローブに、担体上に設けられた固定化手段(例えば、その結合パートナー、即ち同族結合パートナー、例えばストレプトアビジンまたは抗体等に結合可能な親和性結合パートナー、例えばビオチンまたはハプテン)を設けてもよい。プローブは、検体に結合する前にまたはその後で固定化してもよい。また、そのような「固定化可能な」プローブを、担体と共に試料に接触させてもよい。   The immobilized proximity probe can be immobilized, i.e. bound to a carrier, by any convenient method. Thus, the immobilization method or means and the solid support may be selected from a number of immobilization means and solid supports known in the art and described in the literature, depending on preference. Thus, the probe may be bound directly to the carrier, for example via an analyte binding domain (eg by chemical cross-linking) or indirectly by a linker group or an intermediate binding group (eg by biotin-streptavidin interaction). May be. Therefore, the proximity probe is provided with an immobilization means (for example, an affinity binding partner that can bind to its binding partner, ie, a cognate binding partner such as streptavidin or an antibody, such as biotin or a hapten) provided on the carrier. Also good. The probe may be immobilized before or after binding to the analyte. Such “immobilizable” probes may also be contacted with the sample along with the carrier.

固体担体は、現在幅広く用いられているもの、または固定化、分離等のために提案されている任意の公知な担体またはマトリクスであり得る。これらは、粒子(例えば、磁性または非磁性であり得るビーズ)、シート、ゲル、フィルタ、薄膜、繊維、毛細管、またはマクロタイターストリップ、管、プレート、またはウェル等の形体であり得る。   The solid support may be any known support or matrix that is currently widely used or proposed for immobilization, separation, etc. These can be in the form of particles (eg, beads that can be magnetic or non-magnetic), sheets, gels, filters, thin films, fibers, capillaries, or macrotiter strips, tubes, plates, or wells.

担体は、ガラス、シリカ、ラテックス、またはポリマー材料からなり得る。検体との結合のための高い表面面積を有する材料が好適である。そのような担体は不規則な表面を有し、例えば、多孔性または粒子状、例えば粒子、繊維、ウェブ、焼結物、またはシーブであり得る。粒子状物質、例えばビーズ、特にポリマービーズは結合能力が高いため有用である。   The carrier can consist of glass, silica, latex, or a polymeric material. A material with a high surface area for binding to the analyte is preferred. Such carriers have an irregular surface and can be, for example, porous or particulate, such as particles, fibers, webs, sinters or sieves. Particulate materials such as beads, especially polymer beads, are useful because of their high binding capacity.

本発明に従って用いられる粒子状の固体担体は球面ビーズを含んでいると都合がよい。同ビーズのサイズは重要ではないが、例えば、直径が少なくとも1μm、好ましくは少なくとも2μmで、最大直径が好ましくは10μm以下、例えば6μm以下であり得る。   Conveniently, the particulate solid support used according to the present invention comprises spherical beads. The size of the beads is not critical, but can be, for example, a diameter of at least 1 μm, preferably at least 2 μm and a maximum diameter of preferably 10 μm or less, for example 6 μm or less.

単分散粒子、即ちサイズが実質的に均一なもの(例えば、直径標準偏差が5%未満のサイズ)には、非常に均一な反応の再現性をもたらすという利点がある。代表的な単分散ポリマー粒子は、米国特許第4,336,173号に記載の方法により製造され得る。   Monodisperse particles, i.e. those having a substantially uniform size (e.g., a size with a diameter standard deviation of less than 5%) have the advantage of providing a very uniform reaction reproducibility. Representative monodisperse polymer particles can be made by the method described in US Pat. No. 4,336,173.

しかしながら、操作および分離の支援には磁性のビーズが有利である。本明細書で用いる「磁性」という用語は、担体が磁界に配置されるとそれに付与された磁気モーメントを持つことができること意味し、例えば、担体は常磁性であり得るため、その磁界の作用の下では置換させることができる。即ち、磁性粒子を含む担体は、磁気集合により容易に取り除くことができ、検体結合工程の後で前記粒子を分離するための素早く、簡単で効率的な方法を提供する。   However, magnetic beads are advantageous to aid in operation and separation. As used herein, the term “magnetic” means that when a carrier is placed in a magnetic field, it can have a magnetic moment imparted to it, eg, the carrier can be paramagnetic so that Below it can be substituted. That is, the carrier containing magnetic particles can be easily removed by magnetic assembly, providing a quick, simple and efficient method for separating the particles after the analyte binding step.

他の実施形態では、均質アッセイの非固定化近接プローブに加えて、結合ドメイン(即ち、検体捕捉プローブ)のみを含む固定化された(または固定化可能な)検体特異性プローブを用いることができる。そのため、そのような実施形態では、先ず、検体を固相に固定化する役割のみを有する固定化または固定化可能な捕捉プローブに検体が捕捉され、次いで固定化された検体が近接プローブとともにインキュベートされる。そのような実施形態では、捕捉プローブは、検体に直接または間接的に結合可能な任意の結合パートナーであり得る(例えば、近接プローブの検体結合ドメインに関連して上述したように)。より具体的には、そのような捕捉プローブは、検体に特異的に結合する。本発明のこの実施形態では、少なくとも3つのプローブ(結合ドメイン)が検体または複合検体に同時に結合することが要求されるため、潜在的に少なくとも3つの異なるエピトープを調べることができ、アッセイに高い特異性を付与する。   In other embodiments, an immobilized (or immobilizable) analyte-specific probe that includes only a binding domain (ie, an analyte capture probe) can be used in addition to a non-immobilized proximity probe in a homogeneous assay. . Therefore, in such an embodiment, the sample is first captured by an immobilized or immobilizable capture probe that only serves to immobilize the sample on the solid phase, and then the immobilized sample is incubated with the proximity probe. The In such embodiments, the capture probe can be any binding partner that can bind directly or indirectly to the analyte (eg, as described above in connection with the analyte binding domain of the proximal probe). More specifically, such a capture probe specifically binds to the analyte. This embodiment of the invention requires that at least three probes (binding domains) bind to the analyte or complex analyte simultaneously, so potentially at least three different epitopes can be examined, and the assay is highly specific Gives sex.

さらなる実施形態では、検体自体が、例えば非特異的な吸収によって固相に固定化され得る(固定化可能となり得る)。そのような特定の実施形態では、検体は、細胞内において任意で固定化および/または浸透可能な状態で存在し、固体担体に結合されている(結合可能となっている)。   In further embodiments, the analyte itself can be immobilized (can be immobilizable) to the solid phase, eg, by non-specific absorption. In certain such embodiments, the analyte is present in a state that is optionally immobilized and / or permeable within the cell, and is bound to (be capable of binding to) a solid support.

上記の方法により、反応混合物中に存在する、スプリントに媒介された近接依存的な相互作用が検出され、それによりアッセイされている試料中の標的検体の量を測定することができるようになる。測定は定性的または定量的であり得る。   The method described above detects splint mediated proximity-dependent interactions present in the reaction mixture, thereby allowing the amount of target analyte in the sample being assayed to be measured. Measurements can be qualitative or quantitative.

従って、上記の複合試料中の1つ以上の標的検体の検出方法は、様々な異なる用途で有用である。   Accordingly, the above-described method for detecting one or more target analytes in a composite sample is useful in a variety of different applications.

本発明の方法は、試料中の1つ以上の標的検体の有無を調べるために、試料をスクリーニングするのに用いられ得る。上記のように、本発明は試料中の1つ以上の標的検体の存在を検出するまたはその量を定量する方法を提供する。   The methods of the invention can be used to screen a sample to determine the presence or absence of one or more target analytes in the sample. As noted above, the present invention provides methods for detecting the presence or quantifying the presence of one or more target analytes in a sample.

本発明の方法は、大量の非標的物を有する複合試料を含む様々な異なる種類の試料中の1つ以上の標的検体の存在を検出するのに用いることができ、本発明の方法により、標的検体が高い感度で検出される。そのため、本発明の方法は、試料中または複合試料中の1つ以上の標的検体を高感度で検出する方法である。本発明の方法でアッセイされる試料は、多くの実施形態では、上記で詳述したように生理学的ソースに由来するものである。   The methods of the present invention can be used to detect the presence of one or more target analytes in a variety of different types of samples, including complex samples with large amounts of non-targets, and the methods of the present invention The specimen is detected with high sensitivity. Therefore, the method of the present invention is a method for detecting one or more target analytes in a sample or a composite sample with high sensitivity. Samples assayed with the methods of the invention are, in many embodiments, derived from physiological sources as detailed above.

本発明の方法は、幅広い検体の検出に加えて、近接プローブの検体結合ドメインと検体の結合領域との相互作用、即ち検体結合ドメインの検体への結合を調整する化合物をスクリーニングするのに用いられ得る。調整するという用語は、2つの分子間の相互作用を低減する(例えば、抑制する)ことおよび高めることを含む。スクリーニング法は、インビトロであっても、インビボであってもよく、双方の形式は当業者により容易に開発可能である。   In addition to detecting a wide range of analytes, the method of the present invention can be used to screen for compounds that modulate the interaction between the analyte binding domain of the proximity probe and the analyte binding region, ie, the binding of the analyte binding domain to the analyte. obtain. The term modulating includes reducing (eg, suppressing) and increasing the interaction between two molecules. Screening methods can be in vitro or in vivo, both formats being readily developable by those skilled in the art.

様々な異なる候補剤(candidate agent)が上記の方法によりスクリーニングされ得る。候補剤には数多くの化学薬品クラスが含まれるが、一般にそれらは有機分子、好ましくは分子量が50ダルトンよりも大きく約2500ダルトン未満の小有機化合物である。候補剤は、タンパク質との構造的な相互作用、特に水素結合に必要な官能基を含み、一般的には少なくともアミン基、カルボニル基、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を含み、好ましくはこれらの官能化学基の少なくとも2つを含む。候補剤は多くの場合環式炭素構造または複素環式構造および/または上記の官能基の1つ以上に置換された芳香構造またはポリ芳香構造を含む。候補剤は、ペプチド、糖類、脂肪酸、ステロイド、プリン体、ピリミジン、それらの誘導体、構造類似体、または組み合わせを含む生体分子にも見られる。   A variety of different candidate agents can be screened by the methods described above. Candidate agents include a number of chemical classes, but generally they are organic molecules, preferably small organic compounds having a molecular weight greater than 50 daltons and less than about 2500 daltons. Candidate agents contain functional groups necessary for structural interactions with proteins, especially hydrogen bonds, and generally contain at least amine, carbonyl, hydroxyl or carboxyl groups, preferably these functional chemical groups. Of at least two. Candidate agents often include cyclic carbon structures or heterocyclic structures and / or aromatic or polyaromatic structures substituted with one or more of the above functional groups. Candidate agents are also found in biomolecules including peptides, saccharides, fatty acids, steroids, purines, pyrimidines, derivatives, structural analogs, or combinations thereof.

候補剤は、合成または天然の化合物のライブラリを含む幅広いソースから得られる。例えば、ランダム化オリゴヌクレオチドおよびオリゴペプチドの発現を含む数多くの手段を、幅広い有機化合物および生体分子のランダム合成および直接合成に利用できる。あるいは、バクテリア、真菌、植物および動物からの抽出物の形でもある天然の化合物のライブラリが利用可能であるかまたは容易に製造される。それに加えて、天然のまたは合成により生成されたライブラリおよび化合物を、従来の化学的、物理的および生化学的手段により容易に修飾し、コンビナトリアルライブラリを生成するのに用いてもよい。公知の薬物を、アシル化、アルキル化、エステル化、アミド化等の直接またはランダム化学修飾して構造類似体を生成してもよい。   Candidate agents are obtained from a wide variety of sources including libraries of synthetic or natural compounds. For example, numerous means are available for random and direct synthesis of a wide range of organic compounds and biomolecules, including expression of randomized oligonucleotides and oligopeptides. Alternatively, libraries of natural compounds that are also in the form of extracts from bacteria, fungi, plants and animals are available or readily produced. In addition, natural or synthetically generated libraries and compounds may be readily modified by conventional chemical, physical and biochemical means to generate combinatorial libraries. Known drugs may be directly or randomly chemically modified, such as acylation, alkylation, esterification, amidation, etc., to produce structural analogs.

上記のスクリーニングアッセイで特定した薬剤は、標的検体の作用およびその存在および/または活性に関する条件を調整する方法を含む様々な方法で有用である。   The agents identified in the above screening assays are useful in a variety of ways, including methods of adjusting the conditions for the action of the target analyte and its presence and / or activity.

上記の本発明の方法を実施するのに有用なキットも提供される。例えば、いくつかの実施形態では、本発明の方法を実施するためのキットは、少なくとも1セットの近接プローブを含み、その近接プローブのそれぞれは、上記のように検体結合ドメインと核酸ドメインとを含む。上記の、特定のプロトコルは、例えば多重および/または高スループット形式において、試料中の2つ以上の標的検体を同時に検出するために、そのようなプローブの2つ以上の異なるセットを用いる。そのため、特定の実施形態では、前記キットが2つ以上の異なる近接プローブのセットを含む。さらに、キットの成分を用いて実施されるプロトコルで必要となるまたは所望の付加的な試薬が存在していてもよく、その付加的な試薬としては、これらに限定されないが、3’エキノヌクレアーゼ活性を含む成分、1つ以上のポリメラーゼ酵素、スプリントオリゴヌクレオチド(任意で第3の近接プローブの形のもの)、ブロッキングオリゴヌクレオチド、競合オリゴヌクレオチド、プローブ、結合ドメイン、または検体を固定化するための固体担体、プローブ、結合ドメインまたは検体を固定化するための手段、増幅手段および検出手段、例えば、蛍光標識化ヌクレオチドもしくはオリゴヌクレオチドまたはインターカレート色素(例えば、SYBRGreen(登録商標)および/またはEvaGreenTM)、補助的な核酸のペア、一本鎖結合タンパク質、およびPCR増幅試薬(例えば、ヌクレオチド、バッファー、陽イオン等)等が挙げられる。特定の実施形態では、前記キットは、上記で説明したインキュベート混合物の有効体積を低減するのに用いられる要素、例えばボリュームエクスクルーダーを含み得る。前記キットの成分は別々の容器内に存在していてもよいし、前記成分の1つ以上が同じ容器内に存在していてもよく、同容器は貯蔵容器および/またはそのためにキットが設計されたアッセイの間に用いられる容器であり得る。 Kits useful for performing the above-described methods of the invention are also provided. For example, in some embodiments, a kit for performing a method of the invention includes at least one set of proximity probes, each of which includes an analyte binding domain and a nucleic acid domain as described above. . The particular protocol described above uses two or more different sets of such probes to simultaneously detect two or more target analytes in a sample, eg, in a multiplex and / or high throughput format. As such, in certain embodiments, the kit includes a set of two or more different proximity probes. In addition, there may be additional reagents required or desired in the protocol carried out using the components of the kit, including but not limited to 3 'echinonuclease activity. A component comprising: one or more polymerase enzymes, a splint oligonucleotide (optionally in the form of a third proximity probe), blocking oligonucleotide, competing oligonucleotide, probe, binding domain, or solid for immobilizing an analyte Means for immobilizing carriers, probes, binding domains or analytes, amplification means and detection means, eg fluorescently labeled nucleotides or oligonucleotides or intercalating dyes (eg SYBRGreen® and / or EvaGreen ) An auxiliary nucleic acid pair, Stranded binding protein, and PCR amplification reagents (e.g., nucleotides, buffer, cations, etc.) and the like. In certain embodiments, the kit may include an element used to reduce the effective volume of the incubation mixture described above, such as a volume excluder. The components of the kit may be present in separate containers, or one or more of the components may be present in the same container, the container being a storage container and / or a kit designed therefor. Can be a container used during an assay.

上記の成分に加えて、本発明のキットはさらに本発明の方法を実施するための取扱説明をさらに含み得る。本発明のキットにおいて、これらの取扱説明は様々な形で存在してもよく、その1つ以上がキット内に存在し得る。これらの取扱説明が取り得る形の1つは、キットのパッケージ、パッケージの挿入物等の好適な媒体または基材に印刷された情報、例えば、同情報が印刷された紙である。さらに他の手段はコンピュータ可読媒体、例えば情報が記録されたディスク、CD、フラッシュドライブ等であり得る。存在し得るさらに他の手段はウェブサイトのアドレスであり、インターネットを介してそれを用い、移動先のサイトの情報にアクセスする。任意の簡便な手段がキットに存在していてもよい。   In addition to the above components, the kit of the present invention may further comprise instructions for performing the method of the present invention. In the kit of the present invention, these instructions may exist in various forms, one or more of which may be present in the kit. One form that these instructions can take is information printed on a suitable medium or substrate, such as a kit package, package insert, etc., for example, paper on which the information is printed. Still other means may be a computer readable medium, such as a disc having recorded information, a CD, a flash drive, and the like. Yet another means that may exist is the address of a website, which is used over the Internet to access information on the destination site. Any convenient means may be present in the kit.

従って、本発明はさらなる態様において、試料中の検体を検出するための方法に用いるキットであって、
(a)それぞれが検体結合ドメインと核酸ドメインとを含み、前記検体に同時に結合することが可能な少なくとも第1および第2の近接プローブを少なくとも1セットと、
(b)3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分と、
(c)任意で、前記第1および第2の近接プローブの少なくとも一方の核酸ドメインを伸長して伸長生成物を生成するための手段と、
(d)任意で、前記伸長生成物を増幅および検出するための手段、とを含むキットを提供する。
Thus, in a further aspect, the present invention provides a kit for use in a method for detecting an analyte in a sample,
(A) at least one set of at least first and second proximity probes, each comprising an analyte binding domain and a nucleic acid domain, capable of simultaneously binding to the analyte;
(B) a component comprising 3 ′ exonuclease activity;
(C) optionally, means for extending at least one of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes to produce an extension product;
(D) optionally providing a kit comprising means for amplifying and detecting the extension product.

上記で示したように、核酸ドメインを伸長するための手段はポリメラーゼ酵素であってもよく、そのような手段は、任意で、ポリメラーゼ反応に必要な試薬(例えば、ヌクレオチド)をさらに含み得る。伸長生成物の増幅および検出のための手段は、前記アッセイ法の文脈で上述した手段のいずれか、例えば、増幅手段およびその増幅生成物を検出するための手段、例えばPCR反応用の試薬(例えば、増幅プライマー、および任意でポリメラーゼおよび/またはヌクレオチド、等)およびPCR増幅等を検出するための試薬(例えば、Taqman(登録商標)プローブ、SYBRGreen(登録商標)および/またはEvaGreenTM等のインターカレート色素)である。 As indicated above, the means for extending the nucleic acid domain may be a polymerase enzyme, and such means may optionally further comprise reagents (eg, nucleotides) necessary for the polymerase reaction. The means for amplification and detection of the extension product can be any of the means described above in the context of the assay method, eg, the amplification means and means for detecting the amplification product, eg, reagents for PCR reactions (eg, , Amplification primers and optionally polymerases and / or nucleotides, etc.) and reagents for detecting PCR amplification etc. (eg Taqman® probes, SYBRGreen® and / or EvaGreen intercalates Pigment).

前記キットは、第1および第2のプローブ用のスプリントオリゴヌクレオチドおよび/またはブロッキングオリゴヌクレオチドを任意でさらに含む。   The kit optionally further comprises splint oligonucleotides and / or blocking oligonucleotides for the first and second probes.

前記キットは、検体用の固定化捕捉プローブ、または固定化手段が設けられた捕捉プローブを任意でさらに含み得る。あるいは、前記キットは、検体を捕捉するまたは検体に結合させる固相を含み得るか、または前記第1または第2の近接プローブの1つ以上が固定化されているか、または固定化手段を備え得る。   The kit may optionally further comprise an immobilized capture probe for a specimen or a capture probe provided with an immobilization means. Alternatively, the kit may include a solid phase that captures or binds to the analyte, or one or more of the first or second proximity probes are immobilized or may comprise immobilization means. .

下記の図面を参照しながら下記の非限定の実施例を参照して本発明をさらに説明する。   The invention will be further described with reference to the following non-limiting examples with reference to the following drawings.

図1は、5つの異なるバージョンの近接伸長アッセイの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of five different versions of proximity extension assays. 図2は、本発明の方法を用いたインターロイキン−8(50pM)の検出における、3’エキソヌクレアーゼ活性を持つ様々なポリメラーゼの活性または3’エキソヌクレアーゼを組み合わせた場合の活性を示す棒グラフである。FIG. 2 is a bar graph showing the activity of various polymerases with 3 ′ exonuclease activity or combined 3 ′ exonuclease activity in the detection of interleukin-8 (50 pM) using the method of the present invention. . 図3は、「クラウディング剤」であるセファデックスG−100の存在下および不在下で試料中の検体(ICAM抗体)を本発明の方法を用いて検出した際に生成された信号をプロットしたグラフである。FIG. 3 plots the signal generated when the analyte (ICAM antibody) in the sample was detected using the method of the present invention in the presence and absence of the “crowding agent” Sephadex G-100. It is a graph. 図4は、本発明の方法を用いた試料中の検体(フィコエリトリン、PE)の検出から生成された信号をプロットしたグラフであり、同検体はバッファーまたは血漿のいずれかに加えられたものである。FIG. 4 is a graph plotting the signal generated from the detection of a specimen (phycoerythrin, PE) in a sample using the method of the present invention, the specimen being added to either buffer or plasma. . 図5は、本発明の方法を用いた試料中の検体(グリア細胞由来の神経栄養因子、GDNF)の検出から生成された信号をプロットしたグラフであり、同検体はバッファーに追加されたものかまたは血漿中に自然に存在したものである。FIG. 5 is a graph plotting a signal generated from detection of a specimen (glial cell-derived neurotrophic factor, GDNF) in a sample using the method of the present invention. Is this specimen added to the buffer? Or it was naturally present in plasma. 図6は、本発明の「一段階」法を用いた試料中の検体(インターロイキン−8、IL8)の検出から生成された信号をプロットしたグラフである。FIG. 6 is a graph plotting the signal generated from detection of an analyte (interleukin-8, IL8) in a sample using the “one-step” method of the present invention. 図7は、本発明の「一段階」法を用いた試料中の検体(血管内皮成長因子、VEGF)の検出から生成された信号をプロットしたグラフである。FIG. 7 is a graph plotting signals generated from detection of an analyte (vascular endothelial growth factor, VEGF) in a sample using the “one-step” method of the present invention. 図8は、本発明の方法を用いたインターロイキン−8(100pM)の検出における3’エキソヌクレアーゼ活性を持つ2つの超好熱性ポリメラーゼ、即ちPfu DNAポリメラーゼおよびPwo DNAポリメラーゼ(DNA GDANSK社より市販のポリメラーゼでHypernovaTMと表記)の活性を示す棒グラフである。FIG. 8 shows two hyperthermophilic polymerases with 3 ′ exonuclease activity in the detection of interleukin-8 (100 pM) using the method of the present invention, namely Pfu DNA polymerase and Pwo DNA polymerase (commercially available from DNA GDANSK). It is a bar graph showing the activity of a polymerase expressed as Hypernova .

実験手順:インターロイキン−8(IL8)の検出
近接プローブの調整
イノバスライトニングリンク接合(Innovas Lightning-Link conjugation)技術を用いて、1バッチのポリクロナール抗体(RnDシステム社、AF−208−NA)を、2つの異なるssDNA鎖に連結し、一方は5’末端に:
5’−GGCCCAAGTGTTAATTTGCTTCACGATGAGACTGGATGAA−3’(SEQ ID NO:1)
第2のものは3’末端に:
5’−TCACGGTAGCATAAGGTGCAGTATGAGAACTTCGCTACAG−3’(SEQ ID NO:2)
に連結した。
「伸長オリゴ」と呼ぶ第3のオリゴヌクレオチドを、3’−連結抱合体(3'-attached conjugates)に2:1(オリゴ:結合体)の割合で加えた。
Experimental procedure: Adjustment of detection proximity probe of interleukin-8 (IL8) Using Innovas Lightning-Link conjugation technology, one batch of polyclonal antibody (RnD System, AF-208-NA) was prepared. Ligate to two different ssDNA strands, one at the 5 'end:
5′-GGCCCAAGTGTTTAATTGCTTCACGATGAGACTGGATGAA-3 ′ (SEQ ID NO: 1)
The second is at the 3 'end:
5′-TCACGGTAGGCATAAGGTGCAGTATGGAGAACTTCGCTACAG-3 ′ (SEQ ID NO: 2)
Connected.
A third oligonucleotide, called “extension oligo”, was added to 3′-attached conjugates at a ratio of 2: 1 (oligo: conjugate).

PEAプロトコル1(二段階型)
1μLの試料(PBS+0.1%BSAバッファー、RnDシステムズ社製のIL−8抗体標準物質である208−IL−010、EDTA血漿)を、0.21mg/mlのヤギIgG(シグマアルドリッチI9410)、107μg/mlの一本鎖サケ精子DNA(シグマアルドリッチD7656)、0.085%のBSA、4.3mMのEDTA、0.21%のTriton−X100、0.02%のアジ化ナトリウム、および2.5μMのブロッキング抱合体(Olink AB、WO2012/007511)を含む1μLのブロッキングバッファーと混合した。試料を25℃で20分間ブロックした。
PEA protocol 1 (two-stage type)
1 μL of a sample (PBS + 0.1% BSA buffer, IL-8 antibody standard 208-IL-010, EDTA plasma manufactured by RnD Systems), 0.21 mg / ml goat IgG (Sigma Aldrich I9410), 107 μg / Ml single-stranded salmon sperm DNA (Sigma Aldrich D7656), 0.085% BSA, 4.3 mM EDTA, 0.21% Triton-X100, 0.02% sodium azide, and 2.5 μM And 1 μL of blocking buffer containing the blocking conjugate (Olink AB, WO2012 / 007511). Samples were blocked at 25 ° C. for 20 minutes.

2μLのブロックした試料に、2μLのプローブ混合物(Tris-HCI:25mM、EDTA:4mM、ビオチン:1mM、一本鎖サケ精子DNA(シグマアルドリッチD7656):0.016mg/ml、アジ化ナトリウム:0.02%、および各PEA抱合体:100pM)を加え、その後37℃で1時間インキュベートした。   To 2 μL of the blocked sample, 2 μL of the probe mixture (Tris-HCI: 25 mM, EDTA: 4 mM, biotin: 1 mM, single-stranded salmon sperm DNA (Sigma Aldrich D7656): 0.016 mg / ml, sodium azide: 0. 02%, and each PEA conjugate: 100 pM) followed by 1 hour incubation at 37 ° C.

プローブのインキュベート後、試料をサーマルサイクラー(thermal cycler)に移して37℃で静置した。70.5mMのTris-HCl、17.7mMの硫酸アンモニウム、1.05mMのジチオトレイトール、および40μM(各)のdNTPを含む76μLの希釈混合物を、インキュベートした試料に加えた。37℃で5分間置いた後、2回目の添加物として20μLの伸長混合物(Tris-HCl:66.8mM、硫酸アンモニウム:16.8mM、ジチオトレイトール:1mM、塩化マグネシウム:33mM、およびT4DNAポリメラーゼ(Fermentas、EP0062):62.5U/mL)、または他のDNAポリメラーゼを加えた。伸長反応を37℃でさらに20分間行い、その後80℃で10分間熱不活化した。   After incubation of the probe, the sample was transferred to a thermal cycler and allowed to stand at 37 ° C. 76 μL of a diluted mixture containing 70.5 mM Tris-HCl, 17.7 mM ammonium sulfate, 1.05 mM dithiothreitol, and 40 μM (each) dNTPs was added to the incubated samples. After 5 minutes at 37 ° C., 20 μL of extension mixture (Tris-HCl: 66.8 mM, ammonium sulfate: 16.8 mM, dithiothreitol: 1 mM, magnesium chloride: 33 mM, and T4 DNA polymerase (Fermentas) as a second addition. EP0062): 62.5 U / mL), or other DNA polymerases were added. The extension reaction was carried out at 37 ° C. for an additional 20 minutes and then heat inactivated at 80 ° C. for 10 minutes.

伸長生成物をqPCRで検出するために、4μLの伸長生成物をqPCRプレートに移し、6μLのqPCR混合物(Tris-HCl:25mM、塩化マグネシウム:7.5mM、塩化カリウム:50mM、硫酸アンモニウム:8.3mM、トレハロース(アクロスオーガニックス、182550250):8.3%、dNTP(各):333μM、ジチオトレイトール:1.67mM、各プライマー:833nM(順方向:5’−TCGTGAGCCCAAGTGTTAATTTGCTTCACGA−3’(SEQ ID NO:3)、逆方向:5’−TGCAGTCTGTAGCGAAGTTCTCATACTGCA−3’(SEQ ID NO:4)、Biomers)、分子ビーコン:417nM(FAM−CCCGCTCGCTTATGCTACCGTGACCTGCGAATCCCGAGCGGG−DABSYL(SEQ ID NO:5)Biomers)、組み換えTaqポリメラーゼ(Fermentas、EP00402):41.7U/mL、およびROX標準(ROX-TTTTTTT、Biomers):1.33μM)と混合した。最初の変性を95℃で5分間、次いで95℃での変性を15秒間45サイクル、そして60℃でのアニーリングおよび伸長の組み合わせを1分間行って2段階qPCRを実行した。   In order to detect extension products by qPCR, 4 μL of extension product was transferred to a qPCR plate and 6 μL of qPCR mixture (Tris-HCl: 25 mM, magnesium chloride: 7.5 mM, potassium chloride: 50 mM, ammonium sulfate: 8.3 mM). , Trehalose (Across Organics, 182550250): 8.3%, dNTP (each): 333 μM, dithiothreitol: 1.67 mM, each primer: 833 nM (forward: 5′-TCGTGAGCCCCAAGGTTAATTTGCTTCACGA-3 ′ (SEQ ID NO: 3), reverse direction: 5'-TGCAGCTCTGTAGCGAAGTTCTCATACTGCA-3 '(SEQ ID NO: 4), Biomers, molecular beacon: 417 nM (FAM-CCCGCTCGCTTATCTCACCGTGACCTGCCGAA CCCGAGCGGG-DABSYL (SEQ ID NO: 5) Biomers), recombinant Taq polymerase (Fermentas, EP00402): 41.7U / mL, and ROX standard (ROX-TTTTTTT, Biomers): 1.33μM) and mixed. Two-step qPCR was performed with initial denaturation at 95 ° C. for 5 minutes, followed by denaturation at 95 ° C. for 45 seconds for 15 seconds, and a combination of annealing and extension at 60 ° C. for 1 minute.

異なるDNAポリメラーゼの比較
3’−>5’エキソヌクレアーゼ活性を持つDNAポリメラーゼ(T4DNAポリメラーゼ、DNAポリメラーゼ、ファイ29DNAポリメラーゼ、DNAポリメラーゼI、クレノウ断片)の試料を、当該活性を持たないもの(クレノウ断片exo(-))と比較した際、バックグラウンドに対する信号が明らかに異なっていることが分かった(図2参照)。3’エキソヌクレアーゼ活性を持たないクレノウ断片は、クレノウ断片(3’exo+)よりもはるかにバックグラウンドが高く、エキノヌクレアーゼIをクレノウ断片exo(-)に加えた場合、クレノウ断片(3’exo+)を用いたものと同様の結果が得られた。そのため、DNAポリメラーゼではないエキノヌクレアーゼIは、クレノウ(exo-)に重合された反応を救うことができる。
Comparison of different DNA polymerases Samples of DNA polymerases having 3 '->5' exonuclease activity (T4 DNA polymerase, DNA polymerase, Phi 29 DNA polymerase, DNA polymerase I, Klenow fragment) are those having no such activity (Klenow fragment exo). When compared to (-)), it was found that the signal relative to the background was clearly different (see FIG. 2). The Klenow fragment without 3 'exonuclease activity has a much higher background than the Klenow fragment (3' exo +), and when exonuclease I is added to the Klenow fragment exo (-), the Klenow fragment (3 'exo +) Similar results to those obtained using Therefore, echinonuclease I which is not a DNA polymerase can rescue the reaction polymerized by Klenow (exo-).

3’エキソヌクレアーゼ活性を含むいくつかのDNAポリメラーゼ、例えば、T7およびファイ29DNAポリメラーゼでは、バックグラウンドおよび抗体試料の双方に対する信号が小さかった(図2)。この結果は、これらの酵素に存在する強い3’エキソヌクレアーゼ活性によるものであり、これらの酵素の特定の反応条件をさらに最適化することで、これらの酵素が本明細書に記載の方法で有用になり得ると想定される。   For some DNA polymerases containing 3 'exonuclease activity, such as T7 and Phi29 DNA polymerase, the signal for both background and antibody samples was small (Figure 2). This result is due to the strong 3 'exonuclease activity present in these enzymes, and these enzymes are useful in the methods described herein by further optimizing the specific reaction conditions of these enzymes. It is assumed that

近接伸長アッセイで3’エキソヌクレアーゼ活性を含む酵素を用いることのプラスの効果は、フリーで近位にないDNA末端の分解から生じるものと考えられるため、それらは、伸長反応自体の間に渡って伸長生成物を蓄積することができない。   Since the positive effect of using an enzyme containing 3 'exonuclease activity in a proximity extension assay is believed to result from the degradation of free and non-proximal DNA ends, they can be used during the extension reaction itself. Unable to accumulate extension product.

セファデックスG−100ビーズを用いたプローブのインキュベート
近接ライゲーションアッセイに係る米国特許出願2009/0162840号において示唆されている、分子クラウディング剤、例えばクラウディングポリマーの使用によるPEA性能の向上の可能性を調べるために、上記の方法を用いてセファデックスビーズの使用をテストした。乾燥セファデックスビーズは、溶液中で再水和させる際に水を吸収することで膨張でき、溶液中に存在し得るタンパク質(即ち、検体)や近接プローブ等の大きな分子はビーズの外に残る。これは前記タンパク質および近接プローブの濃度を効果的に高め、それらのプローブによる標的への結合を促進させる。図3は、PEAインキュベート管の底で凍結乾燥されていた0.5μgのセファデックスG−100にプローブ混合物および試料を添加したアッセイの結果を示す。感度および信号対ノイズ比の大幅な改善が見られ、標的への結合が増加したことを示している。
The potential for improved PEA performance through the use of molecular crowding agents, such as crowding polymers, is suggested in US Patent Application No. 2009/0162840 for incubating proximity ligation assays of probes using Sephadex G-100 beads. To investigate, the use of Sephadex beads was tested using the method described above. Dry Sephadex beads can swell by absorbing water when rehydrated in solution, and large molecules such as proteins (ie, analytes) and proximity probes that may be present in the solution remain outside the beads. This effectively increases the concentration of the protein and proximity probe and promotes binding of the probe to the target. FIG. 3 shows the results of an assay in which the probe mixture and sample were added to 0.5 μg Sephadex G-100 that had been lyophilized at the bottom of the PEA incubation tube. Significant improvements in sensitivity and signal-to-noise ratio are seen, indicating increased binding to the target.

血漿のリカバリーおよびPEAに対するマトリックス効果
3’エキソヌクレアーゼ有効DNAポリメラーゼを用いるPEAの能力をテストして、複雑マトリックス(complex matrix)中のタンパク質を正確に検出するために、ヒトEDTA調製血漿を用いて上記のアッセイを行った。非ヒトタンパク質フィコエリトリン(PE)を様々な濃度で、BSAが0.1%の非複雑マトリクスPBS(リン酸塩緩衝食塩水)または超複雑マトリクス(very complex matrix)EDTA血漿のいずれかに加え、PEAにより定量した。低濃度であってもリカバリーを評価できるように非ヒトタンパク質を選択した。複雑および非複雑マトリクスの間で実質的に信号の違いがなかったことから、10pMであっても血漿中のこの検体の良好なリカバリーが観測された(図4)。
Plasma Recovery and Matrix Effect on PEA To test the ability of PEA to use 3 'exonuclease-effective DNA polymerase and accurately detect proteins in a complex matrix, the above was used with human EDTA-prepared plasma The assay was performed. The non-human protein phycoerythrin (PE) is added at various concentrations to either non-complex matrix PBS (phosphate buffered saline) or very complex matrix EDTA plasma with 0.1% BSA, and PEA Was quantified. Non-human proteins were selected so that recovery could be evaluated even at low concentrations. Since there was virtually no signal difference between the complex and non-complex matrices, good recovery of this analyte in plasma was observed even at 10 pM (FIG. 4).

他の実施例では、ヒトタンパク質GDNF(グリア細胞由来の神経栄養因子)をヒト血漿に加えた(図5)。血漿中におけるこのタンパク質の量は非常に少なく、標準的な技術で検出するのは困難である。この検体の場合でも再び優れたリカバリーが観測され、0.1pM以下であっても内因性GDNFを定量可能であることが示された。   In another example, the human protein GDNF (glial cell-derived neurotrophic factor) was added to human plasma (FIG. 5). The amount of this protein in plasma is very small and difficult to detect with standard techniques. Even in the case of this specimen, excellent recovery was observed again, indicating that endogenous GDNF can be quantified even at 0.1 pM or less.

簡略化されたPEAプロトコル(2)
実験手順を簡略化できる可能性があるならば、そうすることが常に望ましい。伸長混合物をqPCR混合物と組み合わせることができることが分かった。これにより、さらなる分注を何ら必要とすることなく、且つ短い実地時間で伸長生成物をサーマルサイクラーからqPCR機器に直接移すことが可能となる。このプロトコルは、良好な正確性と共に高い感度および信号を維持することを証明した(図6および7)。qPCRプライマーの存在下で近接伸長反応に3’エキソヌクレアーゼDNAポリメラーゼを用いることができるようにするには、そのプライマーにエキソヌクレアーゼに対する耐性を持たせる必要がある。これは、PEA反応の低温でヘアピン構造を形成するプライマーを生成し、その3’末端の最後の2つの残基をリン酸チオエートで修飾することにより実現できた。一段階型のPEAプロトコルを下記に記す。IL8およびVEGFの検出の結果を図6および図7にそれぞれ示す。これらの結果は一段階プロトコルを用いて得られたものである。
Simplified PEA protocol (2)
If it is possible to simplify the experimental procedure, it is always desirable to do so. It was found that the extension mixture can be combined with the qPCR mixture. This allows the extension product to be transferred directly from the thermal cycler to the qPCR instrument without requiring any further dispensing and in a short hands-on time. This protocol proved to maintain high sensitivity and signal with good accuracy (FIGS. 6 and 7). In order to be able to use a 3 ′ exonuclease DNA polymerase in a proximity extension reaction in the presence of a qPCR primer, the primer needs to be resistant to exonuclease. This could be achieved by generating a primer that forms a hairpin structure at the low temperature of the PEA reaction and modifying the last two residues at its 3 ′ end with phosphate thioate. A one-stage PEA protocol is described below. The results of detection of IL8 and VEGF are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. These results were obtained using a one-step protocol.

PEAプロトコル2(一段階型)
1μLの試料(PBS+0.1%BSAバッファー、RnDシステムズ社製のIL−8抗体標準物質である208−IL−010、EDTA血漿)を、0.19mg/mlのヤギIgG(シグマアルドリッチI9410)、94μg/mlの一本鎖サケ精子DNA(シグマアルドリッチD7656)、0.075%のBSA、3.8mMのEDTA、0.19%のTriton−X100、0.015%のアジ化ナトリウム、および2.5μMのブロッキング抱合体(Olink AB、WO2012/007511)を含む1μLのブロッキングバッファーと混合した。試料を25℃で20分間ブロックした。
PEA protocol 2 (one-stage type)
1 μL of a sample (PBS + 0.1% BSA buffer, 208-IL-010, EDTA plasma, which is an IL-8 antibody standard manufactured by RnD Systems), 0.19 mg / ml goat IgG (Sigma Aldrich I9410), 94 μg / Ml single-stranded salmon sperm DNA (Sigma Aldrich D7656), 0.075% BSA, 3.8 mM EDTA, 0.19% Triton-X100, 0.015% sodium azide, and 2.5 μM And 1 μL of blocking buffer containing the blocking conjugate (Olink AB, WO2012 / 007511). Samples were blocked at 25 ° C. for 20 minutes.

2μLのブロックした試料に、2μLのプローブ混合物(Tris-HCI:25mM、EDTA:4mM、ビオチン:1mM、一本鎖サケ精子DNA(シグマアルドリッチD7656):0.016mg/ml、アジ化ナトリウム:0.02%、および各PEA抱合体:100pM)を加え、その後37℃で1時間インキュベートした。   To 2 μL of the blocked sample, 2 μL of the probe mixture (Tris-HCI: 25 mM, EDTA: 4 mM, biotin: 1 mM, single-stranded salmon sperm DNA (Sigma Aldrich D7656): 0.016 mg / ml, sodium azide: 0. 02%, and each PEA conjugate: 100 pM) followed by 1 hour incubation at 37 ° C.

プローブのインキュベート工程の後、試料をサーマルサイクラーに移し、37℃で静置した。1xのiTaq SYBR Green Supermix(BioRad、172−5851)および3’−チオエート保護ヘアピンプライマー(順方向:5’−TCGTGAGCCCAAGTGTTAATTTGCTTCAC**A−3’(SEQ ID NO:6)、逆方向:TGCAGTCTGTAGCGAAGTTCTCATACTG**A−3’(SEQ ID NO:7)*はチオエート修飾を示す)を含む36μLの希釈混合物を試料に加えた。37℃で3分間置いた後、10μLの伸長混合物(1X iTaq SYBR Green Supermix(BioRad、172−5851)およびT4DNAポリメラーゼ(Fermentas、EP0062):62.5U/mL)を加えた。伸長反応を37℃でさらに20分間行い、その後65℃で10分間T4DNAポリメラーゼを熱不活化させた。 After the probe incubation step, the sample was transferred to a thermal cycler and allowed to stand at 37 ° C. 1x of iTaq SYBR Green Supermix (BioRad, 172-5851 ) and 3'-thioate protection hairpin primers (forward: 5'-TCGTGAGCCCAAGTGTTAATTTGCTTCAC * G * A -3 '(SEQ ID NO: 6), reverse: TGCAGTCTGTAGCGAAGTTCTCATACTG * C 36 μL of the diluted mixture containing * A-3 ′ (SEQ ID NO: 7) * indicates thioate modification) was added to the sample. After 3 minutes at 37 ° C., 10 μL of extension mixture (1 × iTaq SYBR Green Supermix (BioRad, 172-5851) and T4 DNA polymerase (Fermentas, EP0062): 62.5 U / mL) was added. The extension reaction was carried out at 37 ° C. for another 20 minutes, and then T4 DNA polymerase was heat-inactivated at 65 ° C. for 10 minutes.

反応混合物(50μL)は、伸長生成物とqPCRに必要な試薬の全てを含んでいた。10μLの反応混合物を定量のために光学qPCRプレートに移した。最初の変性を95℃で5分間、次いで95℃での変性を15秒間45サイクル、そして64℃でのアニーリングおよび伸長の組み合わせを1分間行って2段階qPCRを実行した。   The reaction mixture (50 μL) contained all of the extension products and reagents required for qPCR. 10 μL of the reaction mixture was transferred to an optical qPCR plate for quantification. Two-step qPCR was performed with initial denaturation at 95 ° C. for 5 minutes, followed by denaturation at 95 ° C. for 45 seconds for 15 seconds, and a combination of annealing and extension at 64 ° C. for 1 minute.

Claims (51)

試料中の検体を検出するための方法であって、
(a)それぞれが検体結合ドメインと核酸ドメインとを含み、前記検体に同時に結合することが可能な少なくとも第1および第2の近接プローブの少なくとも1セットに前記試料を接触させる工程と、
(b)前記近接プローブが前記検体に結合する際に、前記近接プローブの核酸ドメインを相互作用させる工程であって、前記相互作用はデュプレックスの形成を含む工程と、
(c)前記試料を、3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分に接触させる工程と、
(d)前記デュプレックスの少なくとも1つの核酸ドメインの3’末端を伸長して伸長生成物を生成する工程であって、前記工程(c)と同時にまたはその後に起こり得る工程と、
(e)前記伸長生成物を増幅および検出する工程、とを含む方法。
A method for detecting an analyte in a sample, comprising:
(A) contacting the sample with at least one set of at least first and second proximity probes each comprising an analyte binding domain and a nucleic acid domain and capable of simultaneously binding to the analyte;
(B) interacting the nucleic acid domain of the proximity probe when the proximity probe binds to the analyte, wherein the interaction includes the formation of a duplex;
(C) contacting the sample with a component comprising 3 ′ exonuclease activity;
(D) extending the 3 ′ end of at least one nucleic acid domain of the duplex to generate an extension product, which can occur simultaneously with or after the step (c);
(E) amplifying and detecting the extension product.
前記検出は定量的である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the detection is quantitative. 前記検出は定性的である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the detection is qualitative. 前記検体は、完全にまたは部分的にタンパク様分子である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the specimen is completely or partially a proteinaceous molecule. 前記少なくとも第1および第2の近接プローブの少なくとも一方の検体結合ドメインは、抗体、その結合断片、またはその誘導体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one analyte binding domain of the at least first and second proximity probes is an antibody, a binding fragment thereof, or a derivative thereof. 前記工程(d)は、3’エキソヌクレアーゼ活性をさらに含む核酸ポリメラーゼによって行われる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein step (d) is performed by a nucleic acid polymerase further comprising 3 'exonuclease activity. 前記3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は、T4DNAポリメラーゼ、T7DNAポリメラーゼ、ファイ29(Φ29)DNAポリメラーゼ、DNAポリメラーゼI、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片、ピュロコックス・フリオスス(Pfu)DNAポリメラーゼ、および/またはピュロコックス・ヴェッセイ(Pwo)DNAポリメラーゼからなる群の1つ以上から選択される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   The component containing 3 ′ exonuclease activity is T4 DNA polymerase, T7 DNA polymerase, Phi 29 (Φ29) DNA polymerase, DNA polymerase I, Klenow fragment of DNA polymerase I, Pyrocox frios (Pfu) DNA polymerase, and / or Pyrocox 7. A method according to any one of the preceding claims, wherein the method is selected from one or more of the group consisting of Pwo DNA polymerases. 前記工程(d)は、3’エキソヌクレアーゼ活性を最小限含むかまたは全く含まない核酸ポリメラーゼによって行われる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein step (d) is performed by a nucleic acid polymerase with minimal or no 3 'exonuclease activity. 前記ポリメラーゼは、前記3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分の後に加えられ、前記伸長生成物が生成されるように前記試料がさらにインキュベートされる、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the polymerase is added after the component comprising the 3 'exonuclease activity, and the sample is further incubated to produce the extension product. 前記核酸ポリメラーゼは、DNAポリメラーゼIIIのαサブユニット、DNAポリメラーゼIのクレノウexo(-)断片、Taqポリメラーゼ、Pfu(exo-)DNAポリメラーゼ、および/またはPwo(exo-)DNAポリメラーゼから選択される、請求項8または9に記載の方法。 The nucleic acid polymerase is selected from the α subunit of DNA polymerase III, the Klenow exo (−) fragment of DNA polymerase I, Taq polymerase, Pfu (exo ) DNA polymerase, and / or Pwo (exo ) DNA polymerase. 10. A method according to claim 8 or 9. 前記3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は、エキソヌクレアーゼIである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。   11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the component containing 3 'exonuclease activity is exonuclease I. 前記3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分が、前記伸長生成物を増幅する工程の前に不活化される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。   12. A method according to any one of the preceding claims, wherein the component comprising 3 'exonuclease activity is inactivated prior to the step of amplifying the extension product. 前記3’エキソヌクレアーゼ活性が、熱変性によって不活化される、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the 3 'exonuclease activity is inactivated by heat denaturation. 前記熱不活化は、前記工程(e)の増幅反応の第1の工程である、請求項13に記載の方法。   The method according to claim 13, wherein the thermal inactivation is a first step of the amplification reaction in the step (e). 前記試料を前記3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分に接触させる前に、前記工程(e)の増幅反応のための試薬の一部または全てを前記試料に加えるか、または前記試薬の一部または全てを、前記3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分と同時に前記試料に接触させる、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。   Before contacting the sample with the component containing the 3 ′ exonuclease activity, add part or all of the reagent for the amplification reaction of step (e) to the sample, or part or all of the reagent The method according to claim 1, wherein the sample is contacted with the sample simultaneously with the component containing the 3 ′ exonuclease activity. 前記試薬を前記工程(b)および(c)の間に加える、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the reagent is added during steps (b) and (c). 前記工程(e)は、前記伸長生成物の伸長部位の一部分を増幅することを含む、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。   17. A method according to any one of claims 1 to 16, wherein step (e) comprises amplifying a portion of the extension site of the extension product. 前記伸長生成物の伸長部位の一部分の増幅は、前記伸長生成物の伸長部位の一部分のいずれかの側に配置されるプライマーを用い、前記一部分を増幅することにより実現される、請求項17に記載の方法。   18. Amplification of a portion of the extension site of the extension product is achieved by amplifying the portion using primers located on either side of the extension site portion of the extension product. The method described. 前記伸長生成物の伸長部位の前記一部分は、オリゴヌクレオチドのライゲーションを鋳型して環状オリゴヌクレオチドを生成し、前記環状オリゴヌクレオチドは、増幅の鋳型として作用する、請求項17に記載の方法。   18. The method of claim 17, wherein the portion of the extension site of the extension product templates a oligonucleotide ligation to generate a circular oligonucleotide, the circular oligonucleotide acting as a template for amplification. 前記増幅は、ローリングサークル増幅である、請求項19に記載の方法。   The method of claim 19, wherein the amplification is rolling circle amplification. 前記伸長生成物の伸長部位の前記一部分は、環状オリゴヌクレオチドのローリングサークル増幅のためのプライマーとして作用する、請求項17または19に記載の方法。   20. A method according to claim 17 or 19, wherein the portion of the extension site of the extension product acts as a primer for rolling circle amplification of a circular oligonucleotide. 前記工程(e)は、ポリメラーゼ連鎖反応を含む、請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the step (e) includes a polymerase chain reaction. 前記ポリメラーゼ連鎖反応は、定量ポリメラーゼ連鎖反応である、請求項22に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein the polymerase chain reaction is a quantitative polymerase chain reaction. 前記定量ポリメラーゼ連鎖反応は、核酸分子とインターカレートして検出可能な信号、好ましくは蛍光信号を提供する色素を用いる、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the quantitative polymerase chain reaction uses a dye that provides a detectable signal, preferably a fluorescent signal, by intercalating with a nucleic acid molecule. 前記核酸分子とインターカレートして検出可能な信号を提供する色素は、SYBRGreen(登録商標)またはEvaGreenTMである、請求項24に記載の方法。 25. The method of claim 24, wherein the dye that intercalates with the nucleic acid molecule to provide a detectable signal is SYBRGreen (R) or EvaGreen ( TM ). 前記ポリメラーゼ連鎖反応で用いられる前記プライマーは、3’エキソヌクレアーゼ活性に対する耐性を持つように修飾された形で提供される、請求項22〜25のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 22 to 25, wherein the primer used in the polymerase chain reaction is provided in a modified form so as to be resistant to 3 'exonuclease activity. 前記プライマーは、その3’末端に少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the primer comprises at least one modified nucleotide at its 3 'end. 前記修飾ヌクレオチドは、チオホスフェイト修飾ヌクレオチド、ロックド核酸ヌクレオチド、2’−OMe−CEホスホロアミダイト修飾ヌクレオチド、および/またはペプチド核酸ヌクレオチドからなる一覧の1つ以上から選択される、請求項27に記載の方法。   28. The modified nucleotide is selected from one or more of the list consisting of a thiophosphate modified nucleotide, a locked nucleic acid nucleotide, a 2'-OMe-CE phosphoramidite modified nucleotide, and / or a peptide nucleic acid nucleotide. the method of. 前記プライマーは、ホットスタートプライマーである、請求項22〜28のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 22 to 28, wherein the primer is a hot start primer. 前記ポリメラーゼは、熱安定性ポリメラーゼである、請求項22〜29のいずれか1項に記載の方法。   30. A method according to any one of claims 22 to 29, wherein the polymerase is a thermostable polymerase. 前記第1および第2の近接プローブの核酸ドメインの一方または双方が、前記工程(d)で伸長される、請求項1〜30のいずれか1項に記載の方法。   31. The method of any one of claims 1-30, wherein one or both of the first and second proximity probe nucleic acid domains are extended in step (d). 前記核酸ドメインの少なくとも1つは、部分的に二本鎖である、請求項1〜31のいずれか1項に記載の方法。   32. The method of any one of claims 1-31, wherein at least one of the nucleic acid domains is partially double stranded. 前記部分的に二本鎖の核酸ドメインは、スプリントオリゴヌクレオチドにハイブリダイズされた一本鎖核酸ドメインを含む、請求項32に記載の方法。   35. The method of claim 32, wherein the partially double stranded nucleic acid domain comprises a single stranded nucleic acid domain hybridized to a splint oligonucleotide. 前記工程(a)の前に、前記スプリントオリゴヌクレオチドが、前記近接プローブの一方の核酸ドメインにプレハイブリダイズされる、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein prior to step (a), the splint oligonucleotide is prehybridized to one nucleic acid domain of the proximity probe. 前記スプリントオリゴヌクレオチドを前記工程(d)で伸長して伸長生成物を形成する、請求項33または34に記載の方法。   35. The method of claim 33 or 34, wherein the splint oligonucleotide is extended in step (d) to form an extension product. 前記伸長生成物を環状化して増幅のための鋳型を提供する、請求項35に記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the extension product is circularized to provide a template for amplification. 前記伸長生成物の3’末端は、鋳型ライゲーションによって伸長生成物オリゴヌクレオチドの5’末端にライゲーションされている、請求項36に記載の方法。   38. The method of claim 36, wherein the 3 'end of the extension product is ligated to the 5' end of the extension product oligonucleotide by template ligation. 前記増幅は、回転サークル増幅である、請求項35または36に記載の方法。   37. A method according to claim 35 or 36, wherein the amplification is rotational circle amplification. 前記スプリントオリゴヌクレオチドは、フリーな核酸分子として別で提供される、請求項33〜38のいずれか1項に記載の方法。   39. The method of any one of claims 33 to 38, wherein the splint oligonucleotide is provided separately as a free nucleic acid molecule. 前記スプリントオリゴヌクレオチドは、前記近接プローブよりも先に、同時に、または後で前記試料に加えられる、請求項39に記載の方法。   40. The method of claim 39, wherein the splint oligonucleotide is added to the sample prior to, simultaneously with, or after the proximity probe. 前記スプリントオリゴヌクレオチドは、第3の近接プローブの核酸ドメインとして提供される、請求項40に記載の方法。   41. The method of claim 40, wherein the splint oligonucleotide is provided as a nucleic acid domain of a third proximity probe. 前記第3の近接プローブは、前記第1および第2の近接プローブと同時に前記試料に加えられる、請求項41に記載の方法。   42. The method of claim 41, wherein the third proximity probe is added to the sample simultaneously with the first and second proximity probes. 前記伸長核酸ドメインは互いにライゲーションされている、請求項1〜31のいずれか1項に記載の方法。   32. The method of any one of claims 1-31, wherein the extended nucleic acid domains are ligated together. 前記ライゲーション反応は、請求項33〜42のいずれか1項に規定のスプリントオリゴヌクレオチドを介したものである、請求項43に記載の方法。   44. The method of claim 43, wherein the ligation reaction is via a splint oligonucleotide as defined in any one of claims 33-42. 少なくとも第1および第2の近接プローブを複数セット用いる複合解析を含み、それぞれのセットが独自の伸長生成物を生成する、請求項1〜44のいずれか1項に記載の方法。   45. The method of any one of claims 1-44, comprising a combined analysis using multiple sets of at least first and second proximity probes, each set producing a unique extension product. 前記工程(a)および/または(b)にクラウディング剤が含まれる、請求項1〜45のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 45, wherein a crowding agent is included in the steps (a) and / or (b). 前記クラウディング剤はセファデックスであり、好ましくは前記セファデックスがG−100型である、請求項46に記載の方法。   47. The method of claim 46, wherein the crowding agent is Sephadex, preferably the Sephadex is of type G-100. 試料中の検体を検出するための方法に用いるキットであって、
(a)それぞれが検体結合ドメインと核酸ドメインとを含み、前記検体に同時に結合することが可能な少なくとも第1および第2の近接プローブを少なくとも1セットと、
(b)3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分と、
(c)任意で、前記第1および第2の近接プローブの少なくとも一方の核酸ドメインを伸長して伸長生成物を生成するための手段と、
(d)任意で、前記伸長生成物を増幅および検出するための手段、とを含むキット。
A kit for use in a method for detecting an analyte in a sample,
(A) at least one set of at least first and second proximity probes, each comprising an analyte binding domain and a nucleic acid domain, capable of simultaneously binding to the analyte;
(B) a component comprising 3 ′ exonuclease activity;
(C) optionally, means for extending at least one of the nucleic acid domains of the first and second proximity probes to produce an extension product;
(D) optionally a means for amplifying and detecting the extension product.
前記第1および第2のプローブのためのスプリントオリゴヌクレオチドおよび/またはブロッキングオリゴヌクレオチドをさらに含む、請求項48に記載のキット。   49. The kit of claim 48, further comprising a splint oligonucleotide and / or a blocking oligonucleotide for the first and second probes. 前記検体のための固定化捕捉プローブまたは固定化手段を備えた捕捉プローブをさらに含む、請求項48または49に記載のキット。   50. A kit according to claim 48 or 49, further comprising an immobilized capture probe for the analyte or a capture probe comprising an immobilization means. 前記3’エキソヌクレアーゼ活性を含む成分は請求項7または11に規定のものである、請求項48〜50のいずれか1項に記載のキット。   51. The kit according to any one of claims 48 to 50, wherein the component containing 3 'exonuclease activity is as defined in claim 7 or 11.
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